本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種空氣顆粒物濃度傳感高精度檢測(cè)光路。

背景技術(shù)：

目前多數(shù)城市的空氣質(zhì)量差，空氣中顆粒物含量多長(zhǎng)期呼吸對(duì)人體器官損害嚴(yán)重。顆粒物的檢測(cè)方法主要有篩分法、顯微鏡測(cè)試法、沉降法、電感應(yīng)法和光散射法。其中光散射法測(cè)試時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量，避免了受氣候變化、濕度變化等因素影響而且維護(hù)方便因此適用范圍廣。

光線在均勻介質(zhì)中通過(guò)時(shí)按直線方向傳播。但實(shí)際介質(zhì)總非絕對(duì)均勻。例如大氣中存在氣體密度的起伏，而且往往含有微塵或微小液滴。又如溶膠或懸浮液含有微小的固體顆粒。當(dāng)光束通過(guò)這類不均勻介質(zhì)時(shí)，除了透過(guò)以及可能發(fā)生的吸收外，入射光的一部分會(huì)偏離其原來(lái)的傳播方向，而投射到其它方向，這種現(xiàn)象稱為光的散射。散射現(xiàn)象的理論處理很復(fù)雜，不相關(guān)散射是指顆粒群中顆粒間距足夠大，顆粒在空間是無(wú)規(guī)分布的，它們的散射光不會(huì)因相干而抵消，此時(shí)各個(gè)顆粒的散射可以認(rèn)為是相互獨(dú)立的。檢測(cè)空氣顆粒物濃度時(shí)，需要將空氣顆粒物中的粒徑較大顆粒物和粒徑較小的顆粒物區(qū)分開(kāi)來(lái)并分別計(jì)數(shù)才能精確的檢測(cè)出大顆粒物濃度值和小顆粒物濃度值，而不是僅僅提供一個(gè)誤差較大的濃度范圍。多數(shù)廠家采用加熱法或者控制空氣流速法來(lái)區(qū)分小顆粒物和大顆粒物，使生產(chǎn)的傳感器成本增加，體積較大，功耗增加。

本發(fā)明采用激光作為發(fā)射光源，測(cè)量精度高，可以測(cè)量0.5～0.2微米直徑的顆粒。采用小顆粒散射角大的規(guī)律在接收器處直接按照接收器中心部分接受到的光強(qiáng)對(duì)比外緣暗環(huán)環(huán)形部分的個(gè)數(shù)以及其相對(duì)應(yīng)的半徑來(lái)區(qū)分小顆粒、中顆粒和大顆粒并分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不需要通過(guò)加熱或者控制風(fēng)速來(lái)區(qū)分大顆粒和小顆粒，直線式的光路布局使傳感器的結(jié)構(gòu)更小巧。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種空氣顆粒物濃度傳感高精度檢測(cè)光路，第一，采用激光作為發(fā)射光源，測(cè)量精度高，可以測(cè)量0.5～0.2微米直徑的顆粒。第二，采用小顆粒散射角大的規(guī)律在接收器處直接按照接收器中心部分接受到的光強(qiáng)對(duì)比外緣暗環(huán)環(huán)形部分的個(gè)數(shù)以及其相對(duì)應(yīng)的半徑來(lái)區(qū)分小顆粒、中顆粒和大顆粒并分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不需要通過(guò)加熱或者控制風(fēng)速來(lái)區(qū)分大顆粒和小顆粒，直線式的光路布局使傳感器的結(jié)構(gòu)更小巧。第三，通過(guò)接收器雙層式星形結(jié)構(gòu)同心分布的光電探測(cè)器接收到的中心部分的光強(qiáng)以及在聚焦平面上衍射圖樣的光通量、暗環(huán)的個(gè)數(shù)和寬度、暗環(huán)的光強(qiáng)，信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后用控制器處理，得出顆粒群的粒度分布。第四，光路結(jié)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)小巧，便攜性好。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

空氣顆粒物濃度傳感高精度檢測(cè)光路，包括殼體、激光發(fā)射器、接收器、多路開(kāi)關(guān)、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、控制器、顯示屏，其特征在于，還包括擴(kuò)束器、空氣流道、分光器件和濾光器件，所述激光發(fā)射器和接收器安裝在殼體內(nèi)，所述擴(kuò)束器安裝在激光發(fā)射器的輸出光路上，所述分光器件和濾光器件安裝在接收器的輸入光路上，所述擴(kuò)束器和分光器件和濾光器件之間設(shè)置有空氣流道，所述接收器與多路開(kāi)關(guān)連接，多路開(kāi)關(guān)連接至放大電路，放大電路連接至A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路連接至控制器，控制器連接至顯示屏。

進(jìn)一步地，所述擴(kuò)束器采用光束發(fā)散度0.02mrad、采用光學(xué)鍍膜玻璃透鏡或塑膠透鏡制成的激光平行光管為擴(kuò)束器。

進(jìn)一步地，所述接收器為雙層式星形結(jié)構(gòu)同心分布的光電探測(cè)器，星型結(jié)構(gòu)分布的光電探測(cè)器包括中心光電探測(cè)器和外緣環(huán)形分布光電探測(cè)器，外緣環(huán)形分布光電探測(cè)器有至少一圈，所述每圈外緣環(huán)形分布光電探測(cè)器中的光電探測(cè)器個(gè)數(shù)為偶數(shù)。

進(jìn)一步地，所述外緣環(huán)形分布光電探測(cè)器中靠近中心光電探測(cè)器的星型結(jié)構(gòu)分布的光電探測(cè)器圈其光電探測(cè)器分布密集度大于遠(yuǎn)離中心光電探測(cè)器的星型結(jié)構(gòu)分布的光電探測(cè)器圈其光電探測(cè)器分布密集度。

進(jìn)一步地，所述分光器件和濾光器件為傅里葉物鏡和CCD成像器，所述CCD成像器用于放大成像。

進(jìn)一步地，所述CCD成像器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接至控制器，控制器連接至顯示屏。

進(jìn)一步地，所述空氣流道垂直激光發(fā)射器設(shè)置，所述空氣流道上處于激光發(fā)射器光路延伸的方向設(shè)置有激光入口和激光出口。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

第一，采用激光作為發(fā)射光源，測(cè)量精度高，可以測(cè)量0.5～0.2微米直徑的顆粒。第二，采用小顆粒散射角大的規(guī)律在接收器處直接按照接收器中心部分接受到的光強(qiáng)對(duì)比外緣暗環(huán)環(huán)形部分的個(gè)數(shù)以及其相對(duì)應(yīng)的半徑來(lái)區(qū)分小顆粒、中顆粒和大顆粒并分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不需要通過(guò)加熱或者控制風(fēng)速來(lái)區(qū)分大顆粒和小顆粒，直線式的光路布局使傳感器的結(jié)構(gòu)更小巧。第三，通過(guò)接收器雙層式星形結(jié)構(gòu)同心分布的光電探測(cè)器接收到的中心部分的光強(qiáng)以及在聚焦平面上衍射圖樣的光通量、暗環(huán)的個(gè)數(shù)和寬度、暗環(huán)的光強(qiáng)，信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后用控制器處理，得出顆粒群的粒度分布。第四，光路結(jié)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)小巧，便攜性好。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是另一實(shí)施例中本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

在圖中：1-激光發(fā)射器；2-接收器；3-多路開(kāi)關(guān)；4-放大電路；5-A/D轉(zhuǎn)換電路；6-控制器；7-顯示屏；8-擴(kuò)束器；9-空氣流道；10-分光器件，11-濾光器件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式：

參見(jiàn)圖1～圖3，空氣顆粒物濃度傳感高精度檢測(cè)光路，包括殼體、激光發(fā)射器、接收器、多路開(kāi)關(guān)、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、控制器、顯示屏，其特征在于，還包括擴(kuò)束器、空氣流道、分光器件和濾光器件，所述激光發(fā)射器和接收器安裝在殼體內(nèi)，所述擴(kuò)束器安裝在激光發(fā)射器的輸出光路上，所述分光器件和濾光器件安裝在接收器的輸入光路上，所述擴(kuò)束器和分光器件和濾光器件之間設(shè)置有空氣流道，所述接收器與多路開(kāi)關(guān)連接，多路開(kāi)關(guān)連接至放大電路，放大電路連接至A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路連接至控制器，控制器連接至顯示屏。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述擴(kuò)束器采用光束發(fā)散度0.02mrad、采用光學(xué)鍍膜玻璃透鏡或塑膠透鏡制成的激光平行光管為擴(kuò)束器。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述接收器為雙層式星形結(jié)構(gòu)同心分布的光電探測(cè)器，星型結(jié)構(gòu)分布的光電探測(cè)器包括中心光電探測(cè)器和外緣環(huán)形分布光電探測(cè)器，外緣環(huán)形分布光電探測(cè)器有至少一圈，所述每圈外緣環(huán)形分布光電探測(cè)器中的光電探測(cè)器個(gè)數(shù)為偶數(shù)。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述外緣環(huán)形分布光電探測(cè)器中靠近中心光電探測(cè)器的星型結(jié)構(gòu)分布的光電探測(cè)器圈其光電探測(cè)器分布密集度大于遠(yuǎn)離中心光電探測(cè)器的星型結(jié)構(gòu)分布的光電探測(cè)器圈其光電探測(cè)器分布密集度。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述分光器件和濾光器件為傅里葉物鏡和CCD成像器，所述CCD成像器用于放大成像。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述CCD成像器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接至控制器，控制器連接至顯示屏。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述空氣流道垂直激光發(fā)射器設(shè)置，所述空氣流道上處于激光發(fā)射器光路延伸的方向設(shè)置有激光入口和激光出口。