專利名稱：大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)傳感器，尤其涉及用于測量空氣中塵埃粒子大小和質(zhì)量 濃度的塵埃粒子計(jì)數(shù)器上用到的光學(xué)傳感器。
背景技術(shù)：
激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器用于計(jì)算潔凈環(huán)境中單位體積空氣內(nèi)的塵埃粒子大小及數(shù) 目。其中，光學(xué)傳感器是其核心部件，所謂的光學(xué)傳感器，其是以塵埃粒子在光束中能夠產(chǎn) 生光散射為原理而進(jìn)行的開發(fā)設(shè)計(jì)，主要包括用于產(chǎn)生光束的光源系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、 光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及氣路系統(tǒng)。工作時(shí)，氣路系統(tǒng)將被測空氣吸入光源系統(tǒng)中的光敏感區(qū)，其 中的塵埃粒子在光束的照明下產(chǎn)生與粒子尺寸成一定比例的散射光信號，散射光信號被散 射光收集系統(tǒng)接收后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行計(jì)算處理，從而由后續(xù)系統(tǒng)計(jì)算出 粒子尺寸和空氣中塵埃粒子的質(zhì)量濃度?，F(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)傳感器，其氣路系統(tǒng)主要包括 一進(jìn)氣嘴和一出氣嘴，故該種光學(xué)傳感器為單采樣口傳感器，該種采集方式對于大流量采 樣來說會(huì)造成傳感器負(fù)壓過高，采集的氣體流量不易保證，而且要保證采樣氣體流量必須 增大進(jìn)氣嘴直徑，氣流過分?jǐn)U散，造成氣流不能全部經(jīng)過光束，從而造成漏計(jì)數(shù)，以影響到 儀器檢測精度。我們知道，塵埃粒子計(jì)數(shù)器已越來越多地應(yīng)用到現(xiàn)代高科技產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中， 其監(jiān)測精度的高低對保證產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。尤其是在新藥研究及高要求藥 品生產(chǎn)環(huán)境檢測中，50L/min/100L/min激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器是必不可少的檢測儀器。美國 FDA及歐盟標(biāo)準(zhǔn)對此都提出了明確要求。傳統(tǒng)型計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器已達(dá)不到其要求，本申 請正是基于上述背景下而進(jìn)行的開發(fā)設(shè)計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種多氣路采集、靈敏度較高 的光學(xué)傳感器。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù) 器的光學(xué)傳感器，包括光源系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)以及光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述的光 源系統(tǒng)包括激光管、沿激光管發(fā)出的激光束前進(jìn)方向間隔設(shè)置的多個(gè)光敏感區(qū)以及位于最 后一個(gè)光敏感區(qū)末端的消光陷阱，所述的散射光收集系統(tǒng)包括與光敏感區(qū)數(shù)目相同且對應(yīng) 的光敏感區(qū)中心位于其一物點(diǎn)上的反射鏡、設(shè)置在所述反射鏡另一像點(diǎn)上的視均光欄，所 述的氣路系統(tǒng)包括在各光敏感區(qū)兩側(cè)對稱設(shè)置的分進(jìn)氣嘴與分出氣嘴、與所述的各分進(jìn)氣 嘴相連通連接的總進(jìn)氣嘴、與所述的各出氣嘴相連通連接的總出氣嘴。在根據(jù)上述技術(shù)方案所進(jìn)一步優(yōu)化的實(shí)施方式中，所述的光敏感區(qū)為2 6個(gè)，所 述的分進(jìn)氣嘴與分出氣嘴的數(shù)目與光敏感區(qū)的數(shù)目分別相同。所述的光源系統(tǒng)還包括設(shè)置在相鄰兩光敏感區(qū)之間的消光光欄。所述的反射鏡為橢球反射鏡或球面反射鏡中的一種。[0009]所述的各分進(jìn)氣嘴的內(nèi)徑小于總進(jìn)氣嘴的直徑；所述的各分出氣嘴的內(nèi)徑小于總 出氣嘴的直徑。由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新 型光學(xué)傳感器的氣路系統(tǒng)采用多氣路組合，同時(shí)，光敏感區(qū)的數(shù)量與氣路數(shù)相同，這樣，總 采樣量由一個(gè)采樣氣嘴分流到多個(gè)采樣氣嘴，從而分個(gè)采樣氣嘴直徑可縮小，有利于氣流 全部通過相應(yīng)的光敏感區(qū)，其應(yīng)用在塵埃粒子計(jì)數(shù)器上，有效地提高了計(jì)數(shù)器的監(jiān)測精度 和靈敏度，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖1為本實(shí)用新型光學(xué)傳感器整體立體結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為附圖1所示的光學(xué)傳感器下半部分立體結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為附圖1中光學(xué)傳感器一側(cè)視圖；附圖4為附圖3中A-A方向剖視圖；附圖5為附圖3中B-B方向剖視圖；其中1、殼體；11、激光管；12、光敏感區(qū)；13、消光陷阱；14、消光光欄；21、反射鏡；22、視均光欄；31、分進(jìn)氣嘴；32、分出氣嘴；33、總進(jìn)氣嘴；34、總出氣嘴；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖、舉例詳細(xì)說明本實(shí)用新型所優(yōu)選實(shí)施的具體內(nèi)容圖1所示的為本實(shí)施例光學(xué)傳感器的外觀結(jié)構(gòu)，其主要為一長方體形殼體1，在圖 示方向的殼體1右側(cè)凸設(shè)一激光管11，在殼體1的左側(cè)凸設(shè)有一總出氣嘴34和消光陷阱 13，在殼體1的前側(cè)凸設(shè)一總進(jìn)氣嘴33。殼體1由鋁材質(zhì)制成，為了加強(qiáng)消光效果，殼體1 可制成發(fā)黑件。圖2至圖5示出了殼體1內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其主要包括光源系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、光電 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及氣路系統(tǒng)，下面將分別對各個(gè)系統(tǒng)組成進(jìn)行說明其中，光源系統(tǒng)包括激光管11、沿激光管11輸出光束方向間隔設(shè)置的三個(gè)光敏感 區(qū)12以及位于最后一個(gè)光敏感區(qū)12末端的消光陷阱13，同時(shí)，在相鄰兩光敏感區(qū)12之間 還連接有濾除雜光的消光光欄14。對于激光光源，可采用為DVD機(jī)而設(shè)計(jì)的激光，這種激光 的波長通常為630-680nm。若待檢測的塵埃粒子較小，如粒徑為0. 1微米，則可采用半導(dǎo)體 泵浦高功率激光器作為光源，可對激光管實(shí)行恒功率控制。所述的散射光收集系統(tǒng)包括垂直地設(shè)置在相應(yīng)光敏感區(qū)12上方的反射鏡21，如 圖4所示，所述的反射鏡21具有一個(gè)物點(diǎn)一個(gè)像點(diǎn)，其中，光敏感區(qū)12的中心位于反射鏡 21的物點(diǎn)上，在反射鏡21的像點(diǎn)上設(shè)置有使得光敏感區(qū)12內(nèi)塵埃粒子發(fā)出的散射光通過 的視均光欄22。所述的反射鏡可采用橢球反射鏡或球面反射鏡，對于橢球反射鏡，物點(diǎn)和像 點(diǎn)分別對應(yīng)其兩個(gè)焦點(diǎn)，光敏區(qū)12及視均光欄22分別位于兩焦點(diǎn)上。所述的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由設(shè)置在視均光欄22上的光電轉(zhuǎn)換器(圖中未顯示) 以及與光電轉(zhuǎn)換器相電連接的信號處理電路組成，光電轉(zhuǎn)換器將塵埃粒子散射光轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給信號處理電路，在本實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換器可采用光電二極管或光電倍增管。氣路系統(tǒng)由總進(jìn)氣嘴33、與總進(jìn)氣嘴33相連通連接的分進(jìn)氣嘴31、總出氣嘴34 以及與總出氣嘴34相連通連接的分出氣嘴32組成，本實(shí)施例中，分進(jìn)氣嘴31與分出氣嘴 32分別為三個(gè)，且在每個(gè)光敏感區(qū)12兩側(cè)對稱地設(shè)置一分進(jìn)氣嘴31和一分出氣嘴32，同 時(shí)，每一對分進(jìn)氣嘴31、分出氣嘴32的軸心線與對應(yīng)的光敏感區(qū)12的中心在一條直線上。由于將進(jìn)氣路和出氣路分為多路，因此，每個(gè)分進(jìn)氣嘴31和分出氣嘴32的內(nèi)徑可 設(shè)置較小，本實(shí)施例中，分進(jìn)氣嘴31和分出氣嘴32的內(nèi)徑可在Φ 1 Φ3πιπι內(nèi)設(shè)置，當(dāng)然， 分進(jìn)氣嘴31和分出氣嘴32也不限于用圓形嘴，其也可以采用矩形嘴，矩形嘴的橫截面面積 為 0. 5mm氺2mm Imm氺 10mm。上述對本實(shí)施例光學(xué)傳感器各組成部分進(jìn)行了說明，下面將對整個(gè)光學(xué)傳感器的 工作過程進(jìn)行說明當(dāng)需要對空氣中塵埃粒子大小及濃度進(jìn)行檢測時(shí)，首先激光管11接收激光源發(fā) 出的平行光束，經(jīng)準(zhǔn)直后，激光光束進(jìn)入光敏感區(qū)12，光敏感區(qū)12內(nèi)原有的塵埃粒子，進(jìn)入 消光陷阱13被吸收掉；然后，通過總進(jìn)氣嘴33將待測塵埃粒子氣體輸入，由于設(shè)置三個(gè)分 進(jìn)氣嘴31，塵埃粒子分流到各分進(jìn)氣嘴31內(nèi)，從而進(jìn)入相應(yīng)的光敏感區(qū)12內(nèi)，當(dāng)激光光束 與塵埃粒子分別經(jīng)過對應(yīng)反射鏡21的物點(diǎn)時(shí)，在激光光束的照射下，將產(chǎn)生與粒子尺寸成 比例的散射光信號，該散射光信號在反射鏡21的像點(diǎn)會(huì)聚，經(jīng)光電二極管或Φ光電倍增管 轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)信號處理電路處理得到各區(qū)域采集到的塵埃顆粒的大小及數(shù)量，然后 累加即可得到總塵埃顆粒的大小和數(shù)量。經(jīng)散射后的塵埃粒子，進(jìn)入相應(yīng)的分出氣嘴32，最 后匯總到總出氣嘴34后被抽出。本實(shí)施例光學(xué)傳感器采用多氣路采集系統(tǒng)，有利于氣流全部通過光敏感區(qū)，從而 可有效地提高計(jì)數(shù)器的檢測精度，適用于大流量塵埃粒子檢測的場合。上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù) 的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍， 如氣路數(shù)不限于三個(gè)，凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，包括光源系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)以及光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于所述的光源系統(tǒng)包括激光管(11)、沿激光管(11)發(fā)出的激光束前進(jìn)方向間隔設(shè)置的多個(gè)光敏感區(qū)(12)以及位于最后一個(gè)光敏感區(qū)(12)末端的消光陷阱(13)，所述的散射光收集系統(tǒng)包括與光敏感區(qū)(12)數(shù)目相同且對應(yīng)的光敏感區(qū)(12)中心位于其物點(diǎn)上的反射鏡(21)、設(shè)置在所述反射鏡(21)像點(diǎn)上的視均光欄(22)，所述的氣路系統(tǒng)包括在各光敏感區(qū)(12)兩側(cè)對稱設(shè)置的分進(jìn)氣嘴(31)與分出氣嘴(32)、與所述的各分進(jìn)氣嘴(31)相連通連接的總進(jìn)氣嘴(33)、與所述的各出氣嘴(32)相連通連接的總出氣嘴(34)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于所 述的光敏感區(qū)(12)為2 6個(gè)，所述的分進(jìn)氣嘴(31)與分出氣嘴(32)的數(shù)目與光敏感區(qū) (12)的數(shù)目分別相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于 所述的光源系統(tǒng)還包括設(shè)置在相鄰兩光敏感區(qū)(12)之間的消光光欄(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于所 述的反射鏡(21)為橢球反射鏡或球面反射鏡中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于所 述的各分進(jìn)氣嘴(31)的內(nèi)徑小于總進(jìn)氣嘴(33)的直徑；所述的各分出氣嘴(32)的內(nèi)徑小 于總出氣嘴(34)的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于所 述的各進(jìn)氣嘴(31)及各分出氣嘴(32)的內(nèi)徑為Φ Imm Φ 3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于所 述的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括設(shè)置在各視均光欄(22)上的光電轉(zhuǎn)換器、與各光電轉(zhuǎn)換器相電連 接的信號處理電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于所 述的光電轉(zhuǎn)換器為光電二極管或光電倍增管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于所 述的光源系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)以及光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)封裝在黑色金屬殼體(1)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，其特征在于所 述的金屬殼體(1)材質(zhì)為鋁制品。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大流量激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器，包括光源系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)以及光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，光源系統(tǒng)包括激光管、多個(gè)光敏感區(qū)以及消光陷阱，散射光收集系統(tǒng)包括反射鏡、設(shè)置在反射鏡像點(diǎn)上的視均光欄，氣路系統(tǒng)包括在各光敏感區(qū)兩側(cè)對稱設(shè)置的分進(jìn)氣嘴與分出氣嘴、與各分進(jìn)氣嘴相連通連接的總進(jìn)氣嘴、與各出氣嘴相連通連接的總出氣嘴。由于氣路系統(tǒng)采用多氣路組合，這樣，總采樣量由一個(gè)采樣氣嘴分流到多個(gè)采樣氣嘴，從而分個(gè)采樣氣嘴直徑可縮小，有利于氣流全部通過相應(yīng)的光敏感區(qū)，其應(yīng)用在塵埃粒子計(jì)數(shù)器上，有效地提高了計(jì)數(shù)器的監(jiān)測精度和靈敏度，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號G01N15/14GK201749077SQ201020273309
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者劉嘉, 吳志強(qiáng), 金惠琴, 陳建 申請人:蘇州蘇凈儀器自控設(shè)備有限公司