[实用新型]一种微型PM2.5传感器

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及检测设备技术领域，具体来说是一种适用于大气中PM2.5的微型PM2.5传感器。

[背景技术]

大气污染已经成为整个社会共同关注的内容。PM2.5浓度是评价大气污染程度的关键指标之一。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响，与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

越来越多的普通民众希望自己能对大气PM2.5污染浓度进行检测。目前的PM2.5检测方式主要有称重法、微振荡天平法、β射线法和光散射法。称重法测量过程复杂，需要专业人士进行操作；微振荡天平法和β射线法可以实现自动测量，但是不能进行实时检测，而且仪器价格昂贵，体积比较大，不适合普通个人和家庭等民用检测的需求。国内外的几家生产企业推出了几款基于光学颗粒计数原理的手持式PM2.5检测仪，它们的价格在几千元至几万元之间，超出了大多数个人或家庭的期望价格，限制了该类产品在市场的推广应用。

[实用新型内容]

本实用新型是针对现有大气PM2.5污染的问题，利用光散射原理，以激光作为光源设计出的一种用于大气PM2.5检测的微型PM2.5传感器。

为了实现上述目的，设计一种微型PM2.5传感器，包括一气室、激光发生器和电路板，其特征在于气室上部和下部分别设有进气口和出气口，气室一侧设有激光发生器和光阑，激光发生器发射激光作为光源，沿激光束在光阑内腔的进光侧及出光侧分别设有开孔，气室另一侧设有锥形结构的光陷阱用于吸收激光，经过光阑过滤杂散光后的激光束进入气室内的采样区，当有颗粒物通过进气口时会发生光散射现象，散射的光强与PM2.5浓度呈线性关系，电路板上的光电二极管将采样区内的光强转换为随浓度变化脉冲电压信号，再经过信号甄别与筛选电路得出稳定的脉冲电信号，并传输给信号采集及无线发射电路进行数据采集及发送。

所述的信号采集及无线发射电路由芯片U4控制，芯片U4的1号管脚接电阻R6后接至三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接激光三极管D3后接5V电源，芯片U4通过控制三极管Q1控制激光发射，使得激光管能够按照一定的频率进行输出，三极管Q1的发射极接地，该芯片U4采用BLE-M蓝牙芯片，该芯片内带有AD转换功能，其由8号管脚VCC端接3.3V低电平供电，芯片U4的15号管脚接有天线用以进行无线数据发送，芯片U4的12号管脚连接至信号甄别与筛选电路。

所述的信号甄别与筛选电路由芯片U3控制，芯片U3的7号管脚与6号管脚之间接有电阻R3，另抽出一端连接电阻R4后接地，芯片U3的5号管脚与2号管脚之间接有电阻R5，芯片U3的2号管脚与1号管脚并联后接电容C6后接地，芯片U3的3号管脚接光电二极管D2的正极，光电二极管D2的负极接地，光电二极管D2将激光二极管D3发射的激光信号转换为随浓度变化脉冲电压信号，通过芯片U3的7号管脚将数据传输至芯片U4的12号管脚，并抽出一端接电容C7滤波。

所述的光阑的进光侧及出光侧上的开孔直径为3mm。

所述的光陷阱的后端与气室相接，光陷阱前端呈锥形，从而形成锥度为38°为锥形结构，使经过采样区的激光束在锥形结构内产生折射消除。

本实用新型同现有技术相比，其优点在于：利用光散射原理，以激光作为光源，使杂散光通过光阑过滤，经电路板上的信号甄别与筛选电路将杂散光的浓度检测转换为随浓度变化脉冲电压信号，并利用信号采集及无线发射电路进行数据交换，采集的数据精度高，结构设计紧凑，制作成本低，使用方便；进一步，还可与电子口罩相结合，并通过APP端接收相关的数据，得到实时的PM2.5浓度值，使进气口产生负压，从而省去了吸风用的风扇，使得结构小型化。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的气室内腔截面示意图；

图3是本实用新型中电路结构连接示意图；

图4是本实用新型中信号采集及无线发射电路图；

图5是本实用新型中信号甄别与筛选电路图；

图6是本实用新型的流程示意图；

图中：1.出气口 2.激光发生器 3.光阑 4.电路板 5.进气口 6.光陷阱；

指定图1作为本实用新型的摘要附图。

[具体实施方式]