[发明专利]激光颗粒物传感器

说明书

本发明公开了一种激光颗粒物传感器，包括反射模块，所述反射模块包括多个反射镜，其中：激光源发出的第一光束与所述气路相交，相交区域为测量敏感区；第一光束经过所述反射模块反射后，形成第二光束且该第二光束经过所述测量敏感区；所述光电转换单元包括多个光电转换单元，所述光电转换单元用于检测第一光束或第二光束的散射信号。本发明实现了垂直方向和前向的双信号的同时收取，且垂直和前向的散射信号量倍增；极大提高了激光颗粒物传感器针对PM2.5的检测精度，且可以有效识别PM10等大颗粒物的浓度，给出高精度的检测结果。

技术领域

本发明涉及一种激光颗粒物传感器。

背景技术

激光颗粒物传感器用来检测空气中的颗粒物浓度，广泛应用于空气净化器、空调、新风系统、智能家居、空气质量检测设备、颗粒物检测仪、车载空气净化等民用级消费类产品。

大气中的颗粒物组分十分复杂，物理属性(物质种类、体积、密度、形状、表面粗糙度、反射率、反射率等因素)也很相当复杂，现有技术中，用于大气颗粒物(气溶胶)质量浓度测量的方法最准确、可溯源的标准方法是称重法，任何专业级仪器都对标称重法进行标定。

称重法最大优点是：完美的避开了物质某些难以确定的物理属性，直接采集单位体积样本进行称重，简单准确；但是缺点也很明显：设备复杂，造价高，无法实时监测，只能检测某个时段的空气中的颗粒物质量浓度。

基于称重法上述缺点，以及实际应用实时监测的需要，应运而生的主流检测技术就是基于光散射原理而研制的各式各样的检测装置，例如现有的各种激光颗粒物传感器，其原理主要是根据颗粒经过光路时的散射光强大小来计算得到颗粒物质量浓度，是目前唯一的原位测量颗粒物质量浓度的方法，也是实时性最好的颗粒物质量浓度测量方法。

如图1所示，现有的激光传感器技术中，有一个激光源11，一个与其垂直或交叉的风道，一个光电转换单元12，以及后端电路运算处理单元。由于室内气体中小颗粒物含量充足，散射信号样本量满足分析需求，所以上述技术可以采集散射信号后，再经过复杂运算、标定得到PM2.5的浓度值；但由于大颗粒物易沉降，所以相对小颗粒物其含量少很多，散射信号样本量不能满足分析需求，不能得到PM10等大颗粒物的浓度值。

由米氏理论可知，随着颗粒粒径的增加，散射光逐渐向前向集中，而现有的激光传感器常为单通道且把传感器布置在90°方向，虽然有助于PM2.5的检测，但会造成对大颗粒散射光的低估，会导致无法有效检测PM10等大颗粒物的浓度值。

现有激光颗粒物传感器由于前述缺点，所以对于PM10等大颗粒物信号无法有效的捕获和识别，从而PM10等大颗粒物浓度无法准确的输出。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种激光颗粒物传感器，提高了激光颗粒物传感器的检测精度，特别是针对大颗粒物浓度检测结果有效且精度高。

本发明采用以下技术方案：一种激光颗粒物传感器，用于检测气路中的颗粒物，包括光电转换单元、激光源和反射模块，所述反射模块包括多个反射镜，其中：激光源发出的第一光束与所述气路相交，相交区域为测量敏感区；第一光束经过所述反射模块反射后，形成第二光束且该第二光束经过所述测量敏感区；所述光电转换单元为多个，所述光电转换单元用于检测第一光束和第二光束的散射信号。

可选地，所述反射镜为两个，所述反射模块包括第一反射镜和第二反射镜，其中：第一反射镜位于激光源发出的第一光束的前方，第二反射镜位于激光源发出的第一光束的侧方，并且第一光束被第一反射镜和第二反射镜依次反射后，形成的第二光束经过所述测量敏感区；所述光电转换单元包括第一光电转换单元和第二光电转换单元，其中第一光电转换单元用于检测第一光束的垂直散射信号和第二光束的前向散射信号，第二光电转换单元用于检测第二光束的垂直散射信号和第一光束的前向散射信号。

可选地，第一光束进入第一反射镜的入射角为22.5°。