[实用新型]一种空气颗粒计数装置

说明书

本实用新型公开一种空气颗粒计数装置，其特征在于，包括：激光发生器、流体通道、若干散射光采集板、后续信号放大电路、以及信号处理电路，所述激光发生器发出的激光束与所述流体通道垂直相交，所述散射光采集板设置在所述流体通道的两侧，对应每一个所述散射光采集板设有相应的后续信号放大电路，所述信号处理电路与各所述后续信号放大电路连接。本实用新型无需集光镜，也无需各种特殊的光电探测器，结构简单，体积小巧，成本低。经实际生产对比，本实用新型提供的空气颗粒计数装置，其体积约为目前市场同类产品的1/3，进一步提高空气颗粒检测装置的微型化程度，且价格低，极具市场应用价值。

技术领域

本实用新型涉及空气检测技术领域，尤其涉及一种空气颗粒计数装置。

背景技术

通过光散射测量气溶胶中粒子的存在、大小和个数是一种常见的粒子计数手段。光(如激光)照在粒子上，产生散射(如米氏散射)，散射光被空间中的光敏原件探测到，就可以探知粒子的存在。由于空气样本中粒子大小范围很大(比如从一微米到10微米)，其散射光的光强分布变化区间也非常大，按米氏散射理论，如果尺寸相差十倍，则大小光强的差异达1000000(十的六次方)倍。目前，没有任何一个系统能对所有颗粒进行大小，数量的精确计算，尤其是在空气中含有水分子的情况或者气体中颗粒物含量较大的时候。空气污染物检测可以采用称重法和光学散射法，其中光学散射法适用于定性快速分析，适用于民居和便携的场合。空气(气溶胶)中的粒子来自不同根源，大小从0.1微米到几十微米不等。在不同的场合，如北方某采石场或者南方某陶瓷生产基地，粒子大小的分布可能不同。

由于光散射很弱，一个光检测仪的光敏器件需要信号放大。现有技术中，一个光检测仪的信号放大倍数是既定的，而噪音底线(接地)和饱和上限(电源或电池电压)是有限的。对于大部分便携现代产品，饱和电源电压一般是3.7V。如果使用一个光检测仪很难观测到整个范围(因电信号强度的差异也高达1000000倍甚至更大)，因而不能对所有气溶胶中悬浮粒子大小产生正确的估算。比如在粒子尺寸较大时候，散射信号强度大的信号占比大，信号很容易达到电平饱和。单一电子放大系统能覆盖的电压差只有十或者二十倍，只能估算粒子大小和数量在一个很窄的光强接收范围的分布，导致颗粒计数和大小估算准确度十分受限。

由于光信号、电信号和集光器件分别在三个轴线，我们用一张三维图表示关系。如图1所示，激光发生器1产生的激光束2照到达聚焦点内的空气粒子3。这里的空气粒子有意标识出不同大小以示区别。这里我们选取三个典型空气粒子。当使用一个光电器件4集光的时候，这个光电器件4的光信号被电子放大器5放大，产生输出信号。

该输出信号中，当电子放大倍数很大时，小光电信号6被放大到噪音范围之上，可是大信号7达到饱和，饱和信号受电平8限制，使得信号的具体大小信息不详，如图2所示。

另外，单一的从一个固定空间位置观测的光度也很难确定是和颗粒大小有关还是和颗粒形状/材料有关。这些限制造成现有设备的检测手段不完备，测试结果不准确。比如，现有设备并不能直接判断颗粒大小是否满足PM2.5，即颗粒尺寸是2.5微米。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种信号和幅值分布全面、能准确判断颗粒大小、数目及形态的空气颗粒计数装置。

为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种空气颗粒计数装置，其特征在于，包括：激光发生器、流体通道、若干散射光采集板、后续信号放大电路、以及信号处理电路，所述激光发生器发出的激光束与所述流体通道垂直相交，所述散射光采集板平行设置在所述流体通道的两侧，对应每一个所述散射光采集板设有相应的后续信号放大电路，所述信号处理电路与各所述后续信号放大电路连接。

作为上述方案的进一步说明，所述激光发生器为一个，在所述激光束与所述流体通道相交位置的两侧分别设有一个所述散射光采集板。