一種PM2.5傳感器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種PM2.5傳感器，通過潔凈空氣對傳感器的檢測結果進行自動校準，克服了由于顆粒物積累造成的誤差，確保在使用周期內傳感器的檢測結果具有較高的準確度。其技術方案為：PM2.5傳感器包括檢測氣體通道、校準氣體通道、檢測光源單元、光接收單元、信號處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元和檢測室。將檢測室進氣通道分為檢測氣體通道和校準氣體通道，分別采用外界空氣和過濾后的潔凈空氣，得到PM2.5的檢測濃度和背景濃度，從而能夠利用背景濃度對檢測濃度進行校準。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及空氣中PM2.5顆粒物濃度檢測領域，尤其涉及基于光散射法的PM2.5檢測的傳感器。
技術介紹
PM2.5指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物，它粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質(如重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響非常大。2012年2月，中國環境保護部發布了《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)，其中增設了PM2.5的濃度限值。因此，對空氣中PM2.5濃度進行準確測量具有重要意義。目前，檢測空氣中懸浮顆粒物質量濃度的傳感器主要是基于光散射原理。根據光散射原理，空氣中的顆粒物在一定強度的光束照射下，會向周圍空間發出散射光。光電探測器采集散射光脈沖信號并將其轉化為電壓脈沖信號，脈沖信號的大小對應于顆粒的粒徑，脈沖的個數對應于顆粒的個數。當采樣氣體流量與采樣時間固定后，便能測出某一特定體積內對應粒子的濃度。基于光散射原理的PM2.5傳感器，結構簡單成本低，便于實時測量，適用于車載空氣凈化系統，對車內外PM2.5濃度進行檢測。然而長時間的使用后，顆粒物會在傳感器內部積聚，甚至粘附在光源、光路以及光電探測器上，使得散射光信號的采集出現誤差，造成傳感器的測量結果不準確。
技術實現思路
以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。本技術的目的在于解決上述問題，提供了一種PM2.5傳感器，通過潔凈空氣對傳感器的檢測結果進行自動校準，克服了由于顆粒物積累造成的誤差，確保在使用周期內傳感器的檢測結果具有較高的準確度。本技術的技術方案為：本技術揭示了一種PM2.5傳感器，包括檢測氣體通道、校準氣體通道、檢測光源單元、光接收單元、信號處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元及檢測室，其中所述電磁閥控制單元控制所述電磁閥在所述檢測氣體通道與所述校準氣體通道之間切換，所述校準氣體通道對空氣進行過濾，產生潔凈氣體通入所述檢測室，所述檢測光源單元發出光束，所述光接收單元對產生的散射光進行采集并將其轉換為電壓脈沖信號，所述信號處理單元根據接收到的電壓脈沖信號計算得到PM2.5的背景濃度值，所述檢測氣體通道直接將外部空氣不經過濾通入檢測室，計算得到PM2.5的檢測濃度值，所述信號處理單元利用所述PM2.5的背景濃度值對所述PM2.5的檢測濃度值進行校準，并輸出校準后的PM2.5濃度值。根據本技術的PM2.5傳感器的一實施例，所述電磁閥具有一個與進氣口相連的吸氣口和兩個分別與所述檢測氣體通道以及所述校準氣體通道相連的出氣口。根據本技術的PM2.5傳感器的一實施例，所述電磁閥控制單元包括計時子單元和電磁閥開關子單元，其中所述計時子單元設定一個確定時間，經過所述確定時間后發出切換信號，所述電磁閥開關子單元根據所述切換信號控制所述電磁閥的通斷，用于切換所述檢測氣體通道和所述校準氣體通道。根據本技術的PM2.5傳感器的一實施例，所述校準氣體通道設有過濾器，所述過濾器捕捉空氣中的細小顆粒，對空氣進行過濾以產生潔凈氣體。根據本技術的PM2.5傳感器的一實施例，所述檢測光源單元包括激光二極管和整形透鏡，所述激光二極管發出激光光束，所述整形透鏡將所述激光光束整形后投射到檢測室內。根據本技術的PM2.5傳感器的一實施例，所述光接收單元包括光電二極管和匯聚透鏡，所述匯聚透鏡收集檢測室內的散射光并將其匯聚到所述光電二極管，所述光電二極管接收光信號并將其轉換成電壓脈沖信號并發送至所述信號處理單元。根據本技術的PM2.5傳感器的一實施例，所述信號處理單元包括信號放大單元、濃度計算單元、數據存儲單元以及濃度校準單元，所述電壓脈沖信號經所述信號放大單元放大后傳輸至所述濃度計算單元，所述濃度計算單元根據電信號計算獲得相應的PM2.5濃度信號，所述數據存儲單元用以存儲所述PM2.5的背景濃度值和所述PM2.5的檢測濃度值，所述濃度校準單元根據所存儲的PM2.5的背景濃度值對所述PM2.5的檢測濃度值進行校準。根據本技術的PM2.5傳感器的一實施例，所述傳感器還包括傳感器殼體，所述傳感器殼體上設置有進氣口和風扇，開啟所述風扇，空氣從所述進氣口進入所述傳感器并經由所述風扇排出。根據本技術的PM2.5傳感器的一實施例，所述檢測光源單元和所述光接收單元均位于所述檢測室內，所述檢測室的兩端分別連接進氣通道和排氣通道，所述排氣通道與所述風扇相連。本技術對比現有技術有如下的有益效果：本技術的PM2.5傳感器的設計合理，結構簡單，應用簡便。PM2.5傳感器包括檢測氣體通道、校準氣體通道、檢測光源單元、光接收單元、信號處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元和檢測室。將檢測室進氣通道分為檢測氣體通道和校準氣體通道，分別采用外界空氣和過濾后的潔凈空氣，得到PM2.5的檢測濃度和背景濃度，從而能夠利用背景濃度對檢測濃度進行校準，有效排除了顆粒物積累對傳感器輸出結果的影響，提高了PM2.5濃度的檢測精度，且過濾后的潔凈空氣作為一種保護氣，對傳感器有一定清潔作用，延長了傳感器的使用壽命。附圖說明圖1示出了本技術的PM2.5傳感器的較佳實施例的結構示意圖。圖2示出了基于PM2.5傳感器實現的PM2.5濃度自動校準方法的較佳實施例的流程圖。圖3示出了電磁閥控制單元的較佳實施例的原理圖。圖4示出了信號處理單元的較佳實施例的原理圖。具體實施方式在結合以下附圖閱讀本公開的實施例的詳細描述之后，能夠更好地理解本技術的上述特征和優點。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標記。請參見圖1，圖1示出了本技術的PM2.5傳感器的較佳實施例的結構。PM2.5傳感器包括檢測氣體通道4、校準氣體通道5、檢測光源單元7、光接收單元9、信號處理單元、電磁閥3、電子閥控制單元、檢測室8。電磁閥控制單元控制電磁閥3在檢測氣體通道4與校準氣體通道5之間切換。校準氣體通道5對空氣進行過濾，產生潔凈氣體通入檢測室8。檢測光源單元7發出光束，光接收單元9對產生的散射光進行采集并將其轉換為電壓脈沖信號。信號處理單元根據接收到的電壓脈沖信號計算得到PM2.5的背景濃度值。檢測氣體通道4直接將外部空氣不經過濾通入檢測室8，計算得到PM2.5的檢測濃度值。信號處理單元利用PM2.5的背景濃度值對PM2.5的檢測濃度值進行校準，并輸出校準后的PM2.5濃度值。此外，傳感器還包括矩形的傳感器殼體1，進氣口2位于傳感器殼體1的左端，風扇11位于傳感器殼體1的一側，開啟風扇11，空氣就從進氣口2進入傳感器并經由風扇11排出。傳感器殼體1內設有電磁閥3、檢測氣體通道4、校準氣體通道5、檢測室8、排氣通道10。電磁閥3具有一個與進氣口2相連的吸氣口和兩個分別與檢測氣體通道4以及校準氣體通道5相連的出氣口，電磁閥3可在進氣口2與檢測氣體通道5相連通或進氣口2與校準氣體通道5相連通之間切換。具體而言，如圖3所示，在電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種PM2.5傳感器，其特征在于，包括檢測氣體通道、校準氣體通道、檢測光源單元、光接收單元、信號處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元及檢測室，其中所述電磁閥控制單元控制所述電磁閥在所述檢測氣體通道與所述校準氣體通道之間切換，所述校準氣體通道對空氣進行過濾，產生潔凈氣體后通入所述檢測室，所述檢測光源單元發出光束，所述光接收單元對產生的散射光進行采集并將其轉換為電壓脈沖信號，所述信號處理單元根據接收到的電壓脈沖信號計算得到PM2.5的背景濃度值，所述檢測氣體通道直接將外部空氣不經過濾通入檢測室，計算得到PM2.5的檢測濃度值，所述信號處理單元利用所述PM2.5的背景濃度值對所述PM2.5的檢測濃度值進行校準，并輸出校準后的PM2.5濃度值。

【技術特征摘要】
1.一種PM2.5傳感器，其特征在于，包括檢測氣體通道、校準氣體通道、檢測光源單元、光接收單元、信號處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元及檢測室，其中所述電磁閥控制單元控制所述電磁閥在所述檢測氣體通道與所述校準氣體通道之間切換，所述校準氣體通道對空氣進行過濾，產生潔凈氣體后通入所述檢測室，所述檢測光源單元發出光束，所述光接收單元對產生的散射光進行采集并將其轉換為電壓脈沖信號，所述信號處理單元根據接收到的電壓脈沖信號計算得到PM2.5的背景濃度值，所述檢測氣體通道直接將外部空氣不經過濾通入檢測室，計算得到PM2.5的檢測濃度值，所述信號處理單元利用所述PM2.5的背景濃度值對所述PM2.5的檢測濃度值進行校準，并輸出校準后的PM2.5濃度值。2.根據權利要求1所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述電磁閥具有一個與進氣口相連的吸氣口和兩個分別與所述檢測氣體通道以及所述校準氣體通道相連的出氣口。3.根據權利要求2所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述電磁閥控制單元包括計時子單元和電磁閥開關子單元，其中所述計時子單元設定一個確定時間，經過所述確定時間后發出切換信號，所述電磁閥開關子單元根據所述切換信號控制所述電磁閥的通斷，用于切換所述檢測氣體通道和所述校準氣體通道。4.根據權利要求3所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述校準氣體通道設有過濾器，所述過濾器捕捉空氣中的細小顆粒，對空氣進行過...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁雪臨，余召鋒，
申請(專利權)人：上汽大眾汽車有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31