[发明专利]一种空气颗粒物浓度检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种空气颗粒物浓度检测方法及装置，提供了一种采用非线性拟合算法的空气颗粒物浓度检测算法及基于激光散射原理的空气颗粒物浓度检测装置。在特定颗粒物浓度的空间中，将光电二极管接收到的颗粒物散射的激光脉冲的幅度和数量作为特征值，将该特征值与标准浓度检测设备的颗粒物浓度检测值进行比对并拟合得到不同粒径的颗粒物浓度与脉冲数量的关系曲线，根据该曲线便可以计算出未知大气环境中的颗粒物浓度。本发明所述技术方案不需要米氏算法的复杂计算，具有算法快捷、颗粒物检测范围宽、检测结果一致性好等特点，具有极大的实用价值和市场前景。

技术领域

本发明涉及空气颗粒物检测技术领域，尤其涉及一种空气颗粒物浓度检测方法及装置。

背景技术

环境保护及环境质量已成为人类全球性的重大课题，衡量空气质量的重要指标是PM2.5颗粒物的浓度。因此，对空气中PM2.5(PM2.5指空气中直径小于或等于2.5um的颗粒物)颗粒物浓度的检测就非常重要。现有技术中，检测PM2.5浓度是基于光散射原理，利用基于米氏(MIE)理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量，再根据颗粒物密度计算得到单位体积空气中的颗粒物浓度。

由于米氏理论基于麦克斯韦方程，涉及对贝塞尔函数和汉克尔函数的无穷递推求和，不仅涉及大量的计算，对PM2.5传感器的单片机性能有较高要求，否则传感器响应速度较慢，而且由于不同大气环境中的颗粒物有不同的类别，而不同类别的颗粒物的密度不同，需要大量经验数据的积累和分析，因此也难以得到准确、一致的颗粒物浓度值。

发明内容

针对现有技术所存在的不足之处，本发明提供一种空气颗粒物浓度检测方法及装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种空气颗粒物浓度检测装置，包括：激光二极管、光电二极管、风道、吸气风扇、透镜、MCU；

所述激光二极管发射的激光束经透镜聚焦成细束，激光束照射到风道中颗粒物检测室的空气微粒上发生散射，颗粒物检测室下方的光电二极管接收散射光，并将光信号转换为电信号输入MCU。

作为进一步优化，所述风道是为了让空气在吸气风扇的作用下能保持稳定的气流流经颗粒物检测室。

作为进一步优化，一种空气颗粒物浓度检测装置的检测方法，所述MCU采集光电二极管输出的脉冲幅度，由于空气颗粒物的粒径越大，脉冲幅度越大，因此在满量程范围内，幅度低于a或高于d的脉冲被视为噪声或干扰而去除；幅度在a～b之间的脉冲视为检测到的粒径小于1um的颗粒物散射的光信号，对应PM1.0；幅度在b～c之间的脉冲视为检测到的粒径小于2.5um的颗粒物散射的光信号，对应PM2.5；幅度在c～d之间的脉冲视为检测到的粒径小于10um的颗粒物散射的光信号，对应PM10。

作为进一步优化，所述颗粒物浓度检测装置在实际大气环境中工作时，空气中可能混合有粒径不同且浓度也各不相同的颗粒物，MCU将采集到与颗粒物散射光相对应的脉冲幅度和脉冲数量，根据脉冲幅度分布查询与a、b、c、d对应的非线性拟合曲线，再根据非线性拟合曲线查询或计算颗粒物浓度值，于是就可以得到待测大气环境中的PM1.0、PM2.5、PM10等颗粒物浓度。

本发明的有益效果在于：

本发明的一种空气颗粒物浓度检测方法及装置，提供了一种采用非线性拟合算法的空气颗粒物浓度检测算法及基于激光散射原理的空气颗粒物浓度检测装置。在特定颗粒物浓度的空间中，将光电二极管接收到的颗粒物散射的激光脉冲的幅度和数量作为特征值，将该特征值与标准浓度检测设备的颗粒物浓度检测值进行比对并拟合得到不同粒径的颗粒物浓度与脉冲数量的关系曲线，根据该曲线便可以计算出未知大气环境中的颗粒物浓度。本发明所述技术方案不需要米氏算法的复杂计算，具有算法快捷、颗粒物检测范围宽、检测结果一致性好等特点，具有极大的实用价值和市场前景。

附图说明