[发明专利]基于显微放大和视角传感的高空微粒辨识装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于显微放大和视角传感的高空微粒辨识装置及方法，其中，装置为：包括激光照射单元、显微单元和信号采集单元；显微单元具体为：在微粒腔一侧设置有物镜，物镜、棱镜、镜筒、目镜和图像传感模块依次相连；棱镜左右两端都具有三棱镜；激光照射具体为：激光二极管产生的激光经透镜照射于微粒腔，设置有光吸收构件，光吸收构件用于吸收激光经微粒作用后的杂散光；激光照射微粒产生的散射光在显微单元放大后进一步分析获得微粒的形态特征。信号采集单元将微粒图像信息通过Lora通信模块发送至云数据管理中心。本发明中装置便体积小、易携带、用于高空微粒探测，且观测结果准确。

技术领域

本发明涉及高空微粒探测技术领域，特别是一种基于显微放大和视角传感的高空微粒辨识装置及方法。

背景技术

当前，不管是国内还是国外，微粒探测的精度和准度随着设备体积增大和价格增高而不断地增强。在地面或低空微粒测量的原理和方法都十分地成熟，但在小体积、低功耗、低成本的家用净化器市场上微粒测量的方法就比较简单，其准度和精度就大大地下降。由于成本和体积要求，其测量结果只是统计结果，而不是计量结果。

同时，雾霾大大影响着城市人的健康、生活和出行，在高空雾霾成因缺乏定性的研究，现在没有可以准确测量高空微粒的性质和大小的计量装置。再加上高空的微粒大小都是在PM2.5以下，现有的微粒采集装置对PM2.5以下的微粒都不能用于高空大气微粒探测，为此，需要研究一种基于显微和视频图像的微粒采集装置，进而可以对高空大气微粒进行定性定量探测，控制城市高空PM2.5微粒的运动规律，以及研究城市大气雾霾的形成机理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于显微放大和视角传感的高空微粒辨识装置及方法，整个装置便体积小、易携带、用于高空微粒探测，且观测结果准确。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于显微放大和视角传感的高空微粒辨识装置，包括激光照射单元、显微单元和信号采集单元，其中：

所述激光照射单元具体为：激光二极管产生的激光经透镜照射于微粒腔；设置有光吸收构件，所述光吸收构件用于吸收激光经微粒作用后的杂散光；激光照射微粒产生的散射光在显微单元放大后进一步分析获得微粒的形态特征；

所述显微单元具体为：在微粒腔一侧设置有物镜，物镜、棱镜、镜筒、目镜和图像传感模块依次相连；所述棱镜左右两端都具有三棱镜，进而使得光信号从物镜接收后通过一个三棱镜反射至另一个三棱镜，最终棱镜输出的光信号传输至目镜；

所述信号采集单元具体为：包括微粒检测模块、图像传感模块及树莓派，所述微粒检测模块由依次相连的光电检测电路和放大电路组成；所述图像传感模块由依次相连的CCD新型采集电路、滤波电路和AD转换电路组成，所述图像传感模块的输出信号传输至树莓派；所述树莓派还连接有Lora通信模块，所述Lora通信模块用于将采集的信息向云数据管理中心发送，同时接收云数据管理中心的控制命令。

进一步的，所述树莓派还连接有存储模块，存储模块将采集到的图片信息进行存储。

进一步的，所述树莓派包含与图像传感模块相连接的USB接口和以太网控制器，所述以太网控制器的型号为LAN9512。

进一步的，所述树莓派中的树莓派芯片型号为BCM2835。

一种基于显微放大和视角传感的高空微粒辨识装置的辨识方法，包括以下步骤：

初始化基于显微放大和视角传感的高空微粒辨识装置的各设备以及各种基本参数；

检测高空设备是否正常运行，检测地面设备是否正常运行；

通过激光照射单元产生激光，通过显微单元接收由激光照射单元作用微粒后产生的散射光，通过图像传感模块将显微单元的输出光信号转换为电信号；