[发明专利]基于光通量比值的颗粒物分类和浓度检测传感器及方法

摘要

本发明公开一种基于光通量比值的颗粒物分类和浓度检测传感器及方法。传感器包括：颗粒采样单元、颗粒检测单元和信号处理单元。颗粒采样单元将大气中的颗粒抽入颗粒检测单元，受到半导体激光器的照射，在40°和55°两个角度上颗粒群的散射光被两个双凸透镜收集随后分别汇集到两个硅光二极管上，随后光信号被转换成电信号，通过信号处理单元得到所需的电压信号，随后40°与55°硅光二极管的电压信号比值用于计算颗粒群的质量平均粒径，颗粒群的质量平均粒径既可用于校准硅光二极管的电压信号所对应的颗粒物质量浓度，又可用于判断此时室内的主要污染源类型。本发明具有结构简单、可分辨颗粒物类型、不受颗粒物粒径变化影响等特点。

主权项

1.一种利用检测传感器的基于光通量比值的颗粒物分类和浓度检测方法，其特征在于：所述的检测传感器包括：气泵、PM2.5撞击器、检测壳、激光器、第一双凸透镜、第二双凸透镜、硅光二极管、信号调理电路、数据采集卡和主机设备；检测壳用于安装和固定激光器、第一双凸透镜、第二双凸透镜以及硅光二极管，在检测壳的左侧安装有激光器，在检测壳的顶部开孔并通过气管依次与气泵和PM2.5撞击器相连，在检测壳的右侧装有光陷阱，以减小检测壳内激光的反射强度，在检测壳中激光器与光陷阱连线逆时针旋转40°方向上依次安装有第一双凸透镜和第一硅光二极管，在检测壳中激光器与光陷阱连线顺时针旋转55°方向上依次安装有第二双凸透镜和第二硅光二极管；所述的激光器产生的激光束照射于所述气管的出气口，且出气口的颗粒物受到激光束照射产生的散射光被第一硅光二极管和第二硅光二极管接收；所述的第一硅光二极管和第二硅光二极管分别依次连接信号调理电路、数据采集卡和主机设备；所述检测方法具体为：由40°的第一硅光二极管和55°的第二硅光二极管分别得到电压信号V₄₀和V₅₅，其中V₄₀和V₅₅的比值被引入为类型参数T，T=V₄₀/V₅₅；通过T数值的大小计算颗粒群质量中值直径MMD的大小k，公式为k=a*e^T+b，其中a和b为系数；利用k计算校正因子CF，计算公式为CF=c*k+d，其中c和d为系数；然后进一步得到PM2.5浓度=CF*V₅₅；最后通过颗粒物质量中值直径MMD的信息判断室内污染物类型。