本實(shí)用新型涉及粉塵檢測領(lǐng)域，具體地，涉及一種粉塵傳感器。

背景技術(shù)：

粉塵傳感器是利用MIE散射理論對(duì)空氣中懸浮顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)或者質(zhì)量濃度測量的方式。通常，粉塵傳感器具有一個(gè)風(fēng)道，一個(gè)光發(fā)射管、透鏡及一個(gè)感光元件?？諝饬髟陲L(fēng)道中流動(dòng)，空氣流流過感光元件上方時(shí)受到激光照射產(chǎn)生散射光，感光元件接受到散射光，通過對(duì)散射光的分析得到空氣流中粉塵的情況。

在現(xiàn)有技術(shù)中，粉塵傳感器的感光元件位于檢測點(diǎn)的下方，而檢測點(diǎn)的位置通常設(shè)置于氣體自由流過檢測點(diǎn)上方，然而現(xiàn)有技術(shù)中，檢測點(diǎn)的確定，即感光元件與匯聚光的透鏡之間的檢測距離的設(shè)定往往無法達(dá)到粉塵傳感器的最高分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種粉塵傳感器，該粉塵傳感器考慮了感光元件與匯聚光的透鏡之間的檢測距離對(duì)粉塵傳感器的分辨率的影響，通過設(shè)置所述檢測距離來提高了粉塵傳感器的分辨率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種粉塵傳感器，所述粉塵傳感器包括：風(fēng)道，待測粉塵含量的空氣流在風(fēng)道中流通；光發(fā)射組件，包括：光發(fā)射管，用于發(fā)射光以照射所述風(fēng)道中流通的空氣流，及透鏡組件，位于所述光的光路上，用于匯聚所述光發(fā)射管發(fā)射的光；感光元件，位于所述風(fēng)道中，用于接收所述光照射粉塵后產(chǎn)生的散射光；以及處理元件，基于所述散射光確定粉塵含量，其中，所述感光元件與所述透鏡組件中匯聚所述光的透鏡的檢測距離使得所述粉塵傳感器的分辨率最高。

優(yōu)選地，所述透鏡組件包括一個(gè)透鏡。

優(yōu)選地，在所述光發(fā)射管的功率位于2.2mw至2.8mw的范圍內(nèi)且所述透鏡的直徑為6mm的情況下，所述檢測距離為12mm；以及在所述光發(fā)射管的功率位于3.2mw至3.8mw的范圍內(nèi)且所述透鏡的直徑為6mm的情況下，所述檢測距離為15mm。

優(yōu)選地，所述透鏡組件包括：第一透鏡，用于匯聚所述述光發(fā)射管發(fā)射的光；第二透鏡，位于所述光發(fā)射管和所述第一透鏡之間，用于使得所述光發(fā)射管發(fā)射的光與所述第一透鏡的光軸平行。

優(yōu)選地，在所述光發(fā)射管的功率位于2.2mw至2.8mw的范圍內(nèi)的情況下，所述檢測距離及所述第一透鏡的焦距為8mm；以及在所述光發(fā)射管的功率位于3.2mw至3.8mw的范圍內(nèi)的情況下，所述檢測距離及所述第一透鏡的焦距為12mm。

優(yōu)選地，所述粉塵傳感器還包括：主腔體，所述風(fēng)道、所述光發(fā)射組件、所述感光元件及所述處理元件位于所述主腔體中，其中所述主腔體的前壁上設(shè)置有入氣口，所述主腔體的后壁上設(shè)置有出氣口。

優(yōu)選地，所述粉塵傳感器還包括：抽氣裝置，位于所述出氣口處，用于將所述空氣流從所述入氣口引入、經(jīng)過所述風(fēng)道從出氣口流出。

優(yōu)選地，所述主腔體中設(shè)置有光陷阱，用于吸收所述光發(fā)射管發(fā)射的光，所述透鏡組件位于所述光陷阱和所述光發(fā)射管之間。

優(yōu)選地，所述粉塵傳感器還包括熱敏電阻，用于檢測待測粉塵所在環(huán)境的溫度。

優(yōu)選地，所述光發(fā)射組件還包括：前置光闌和后置光闌，沿著所述光發(fā)射管發(fā)射的光的路徑方向，所述后置光闌位于所述透鏡組件中第一個(gè)透鏡的下游，所述前置光闌位于所述前置光闌和所述透鏡組件中匯聚所述光的透鏡的下游。

通過上述技術(shù)方案，設(shè)置所述感光元件與所述透鏡組件中匯聚所述光的透鏡的檢測距離以使得所述粉塵傳感器的分辨率最高。如此通過考慮感光元件與匯聚光的透鏡之間的檢測距離對(duì)粉塵傳感器的分辨率的影響，通過設(shè)置所述檢測距離來提高了粉塵傳感器的分辨率。

本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的粉塵傳感器的整體圖示；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的粉塵傳感器的主腔體的俯視圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的粉塵傳感器的風(fēng)道上透氣孔的圖示；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的粉塵傳感器的裝配圖示；

圖5是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的激光發(fā)射組件與電路板的裝配圖示；

圖6是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的經(jīng)過感光元件的氣流流向的示意圖；

圖7是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的主腔體上蓋的圖示；

圖8是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的粉塵傳感器的金屬外殼的示意圖；

圖9a至9c是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的激光發(fā)射組件的結(jié)構(gòu)視圖；

圖10是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的透鏡組件包括一個(gè)透鏡的激光發(fā)射組件的原理圖；

圖11是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的透鏡組件包括一個(gè)透鏡的發(fā)射組件的剖面視圖；

圖12是是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的透鏡組件包括兩個(gè)透鏡的激光發(fā)射組件的原理圖；以及

圖13是根據(jù)本實(shí)用新型一種實(shí)施方式提供的透鏡組件包括兩個(gè)透鏡的發(fā)射組件的剖面視圖。

附圖標(biāo)記說明

1 粉塵傳感器 2 主腔體

3 風(fēng)扇 4 風(fēng)扇安裝位置

5 后壁 6 激光發(fā)射組件安裝槽

8 連接槽 10 風(fēng)道

11 感光元件 12 光陷阱

13 前壁 15 入氣口

16 熱敏電阻 17 進(jìn)氣孔

18 上蓋 20 擋板

21 電路板 22 透氣孔

26 金屬外殼 27 前置光闌

28 檢測孔 29 后置光闌

30 激光發(fā)射管 31 激光發(fā)射管安裝槽

35 激光發(fā)射組件 36,37,38 透鏡

40 檢測點(diǎn)

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。

參考圖1至圖5，本實(shí)用新型提供一種的粉塵傳感器1可以包括：風(fēng)道10，待測粉塵含量的空氣流在風(fēng)道10中流通；光發(fā)射組件(如圖所示的激光發(fā)射組件35)，包括：光發(fā)射管(如圖所示的激光發(fā)射管30)，用于發(fā)射光以照射所述風(fēng)道10中流通的空氣流，及透鏡組件，位于所述光的光路上，用于匯聚所述光發(fā)射管發(fā)射的光；感光元件11，位于所述風(fēng)道10中，用于接收所述光照射粉塵后產(chǎn)生的散射光；以及處理元件，基于所述散射光確定粉塵含量，其中，所述感光元件11與所述透鏡組件中匯聚所述光的透鏡的檢測距離使得所述粉塵傳感器1的分辨率最高。如此通過考慮感光元件與匯聚光的透鏡之間的檢測距離對(duì)粉塵傳感器的分辨率的影響，通過設(shè)置所述檢測距離來提高了粉塵傳感器的分辨率。

其中，光發(fā)射管例如可以為但不限于激光發(fā)射管、紅外發(fā)射管，下文中將以激光發(fā)射管30為例來描述本實(shí)用新型。處理元件可以設(shè)計(jì)為如圖3所示的電路板21的形式，激光發(fā)射組件35、感光元件11與電路板21連接，圖5給出了一種實(shí)施方式中激光發(fā)射組件與電路板的裝配圖示。

如圖2至圖4所示，所述粉塵傳感器1還可以包括：主腔體2，所述風(fēng)道10、所述光發(fā)射組件35、所述感光元件11及所述處理元件(如圖所示電路板21)位于所述主腔體2中，其中所述主腔體2的前壁13上設(shè)置有入氣口15，所述主腔體2的后壁5上設(shè)置有出氣口。以便待測環(huán)境的空氣流通過入氣口15進(jìn)入風(fēng)道10然后從出氣口流出，以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉塵檢測。其中風(fēng)道10連接在入氣口15和出氣口之間。

如圖所示，所述主腔體2中可以設(shè)置有光陷阱12，用于吸收所述光發(fā)射管發(fā)射的光，所述透鏡組件位于所述光陷阱12和所述光發(fā)射管之間。感光元件11置于風(fēng)道10中，激光發(fā)射組件35發(fā)出的激光可以與感光元件11平行。所發(fā)射的激光可以經(jīng)過感光元件11的正上方，照射入主腔體2中的光陷阱12中，光陷阱12吸收射入的激光，以減少反射光的噪聲。所述光陷阱12可以使用吸光材料制作，或?qū)Ψ俏獠牧线M(jìn)行亞光處理。

由于溫度會(huì)影響所檢測的結(jié)果，因而為了提高粉塵傳感器的準(zhǔn)確性，所述粉塵傳感器還可以包括熱敏電阻16，用于檢測待測粉塵所在環(huán)境的溫度。為了熱敏電阻所檢測的溫度更加準(zhǔn)確地反映環(huán)境溫度，所述熱敏電阻可以安裝于電路板21下面，位于主腔體2的風(fēng)道之中，用于根據(jù)環(huán)境溫度對(duì)粉塵傳感器輸出結(jié)果進(jìn)行修正。

為了引導(dǎo)空氣流的流通，所述粉塵傳感器還可以包括：抽氣裝置，位于所述出氣口處，用于將所述空氣流從所述入氣口引入、經(jīng)過所述風(fēng)道從出氣口流出。如圖2所示，所述抽氣裝置可以為風(fēng)扇3。風(fēng)扇3通過風(fēng)扇安裝槽4安裝在主腔體2的后壁5上，其中風(fēng)扇3的位置可以為出氣口位置。

風(fēng)扇3可以利用抽氣的方式形成負(fù)壓使得空氣流從所述入氣口15引入、經(jīng)過所述風(fēng)道10從出氣口流出，如圖2所示，所述空氣流按照箭頭所示的氣流流向流動(dòng)。其中流經(jīng)感光元件11，激光發(fā)射組件35通過激光發(fā)射組件安裝槽6安裝在主腔體2中，以使得激光發(fā)射管30發(fā)射的激光能夠匯聚在感光元件11的上方，以便感光元件11接受經(jīng)粉塵散射的散射光。風(fēng)道10可以為L形，所述用L形風(fēng)道10的中間夾角可以為鈍角，如此光線不會(huì)從風(fēng)扇3照射到感光元件11上，影響檢測精度。所述風(fēng)道10的尾部開透氣孔27，以使空氣流從透氣孔27流出，透氣孔27可以如圖3所示。

如圖4所示，主腔體2可以包括上蓋18和主體25，其中入氣口15可以位于上蓋18上或主體25上。空氣流從入氣孔15進(jìn)入主腔體2，然后可以通過電路板21上的進(jìn)氣孔17進(jìn)而風(fēng)道10，圖6示出了通過感光元件11的空氣流的氣流流向。

如圖7所示，上蓋18可以包括擋板20，空氣流被擋板20阻擋后，通過電路板21上的進(jìn)氣孔17進(jìn)入主腔體2中。擋板20可以對(duì)大顆粒粉塵和雜物進(jìn)行阻擋，避免對(duì)空氣流中特定顆粒(例如PM2.5)的檢測。

另外，如圖8所示，主腔體2可以被金屬外殼26包裹，金屬外殼26通過連接槽8使用導(dǎo)電材料與電路板21的GND相連，以便屏蔽干擾，提高傳感器的穩(wěn)定性。在一種實(shí)施方式中，連接材料可以為金屬彈簧，連接槽8中裝配金屬彈簧，彈簧一端連接電路板21，另一端連接金屬外殼20。

以下參考圖9a至圖9c來描述激光發(fā)射組件35。如圖所示激光發(fā)射管30安裝在激光發(fā)射管安裝槽31上；激光發(fā)射組件35靠近激光發(fā)射管30的壁上具有散熱孔，以避免溫度對(duì)激光發(fā)射管30功率產(chǎn)生影響。激光發(fā)射組件35上設(shè)置有檢測孔28，感光元件11可以安裝對(duì)應(yīng)在檢測孔28的下方，位于電路板21上。

其中，所述透鏡組件可以包括一個(gè)透鏡或兩個(gè)透鏡，在包括兩個(gè)透鏡的情況下，第一透鏡，用于匯聚所述述光發(fā)射管發(fā)射的光；第二透鏡，位于所述光發(fā)射管和所述第一透鏡之間，用于使得所述光發(fā)射管發(fā)射的光與所述第一透鏡的光軸平行。

所述光發(fā)射組件35還可以包括：前置光闌27和后置光闌29，以防止光反射。沿著所述光發(fā)射管發(fā)射的光的路徑方向，所述后置光闌29位于所述透鏡組件35中第一個(gè)透鏡的下游，所述前置光闌位于所述前置光闌和所述透鏡組件中匯聚所述光的透鏡的下游。

以下將參考圖10和圖11通過具體實(shí)施方式介紹透鏡組件包括一個(gè)透鏡的情況下檢測距離的確定。

圖中檢測點(diǎn)40為激光通過透鏡36后匯聚的點(diǎn)，感光元件11位于檢測點(diǎn)40下方，感光元件11與透鏡36的檢測距離L及檢測點(diǎn)40至透鏡36的距離。對(duì)于以特定功率的激光發(fā)射管30，針對(duì)同一透鏡，如果激光發(fā)射管30處于不同位置，透鏡36匯聚光的檢測點(diǎn)40也會(huì)改變。在透鏡組件包括一個(gè)透鏡的情況下，沿著激光的路徑方向，前置光闌27和后置光闌29位于透鏡36的下游。

在實(shí)踐過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)透鏡的情況下，檢測點(diǎn)40不同，粉塵傳感器1的分辨率也不同。因此，通過以下實(shí)驗(yàn)獲得：在所述光發(fā)射管的功率位于2.2mw至2.8mw的范圍內(nèi)且所述透鏡的直徑為6mm的情況下，所述檢測距離L為12mm時(shí)粉塵傳感器分辨率最高；以及在所述光發(fā)射管的功率位于3.2mw至3.8mw的范圍內(nèi)且所述透鏡的直徑為6mm的情況下，所述檢測距離L為15mm時(shí)粉塵傳感器分辨率最高。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同的光發(fā)射管的功率及透鏡的直徑來確定合適的檢測距離L。

通過改變激光發(fā)射管30與透鏡36的距離來改變檢測距離L，記錄不同檢測距離下粉塵傳感器的檢測結(jié)果，將檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)儀器的檢測值相比較獲得誤差值，然后將不同檢測距離L的誤差值進(jìn)行比較，誤差值最小對(duì)應(yīng)的檢測距離L即為使得粉塵傳感器1達(dá)到最高分辨率的值。

表1至表4給出了激光發(fā)射管的功率位于2.2mw至2.8mw的范圍內(nèi)且所述透鏡的直徑為6mm的情況下不同檢測距離L時(shí)粉塵傳感器的誤差。

表1

表2

表3

表4

通過表1至表4可以得出，在激光發(fā)射管30的功率位于2.2mw至2.8mw的范圍內(nèi)且透鏡36的直徑為6mm的情況下，所述檢測距離L為12mm時(shí)，粉塵傳感器的分辨率最高。在上述實(shí)驗(yàn)中可以采用650波段激光發(fā)射管，當(dāng)然并不限于該波段。

表5至表8給出了激光發(fā)射管的功率位于3.2mw至3.8mw的范圍內(nèi)且所述透鏡的直徑為6mm的情況下不同檢測距離L時(shí)粉塵傳感器的誤差。

表5

表6

表7

表8

通過表1至表4可以得出，在激光發(fā)射管30的功率位于3.2mw至3.8mw的范圍內(nèi)且透鏡36的直徑為6mm的情況下，所述檢測距離L為15mm時(shí)，粉塵傳感器的分辨率最高。

以下將參考圖12和圖13通過具體實(shí)施方式介紹透鏡組件包括兩個(gè)透鏡的情況下檢測距離的確定。

如圖12和圖13所示，透鏡38準(zhǔn)直激光發(fā)射管30發(fā)射的光，使其平行于透鏡37，透鏡37將平行光匯聚至檢測點(diǎn)40(即透鏡37的焦點(diǎn))，感光元件11與透鏡37的檢測距離L及檢測點(diǎn)40至透鏡37的距離(即透鏡37的焦距)。對(duì)于以特定功率的激光發(fā)射管30，不同的匯聚透鏡(具有不同焦距)，匯聚的檢測點(diǎn)40也會(huì)不同。在透鏡組件包括兩個(gè)透鏡的情況下，沿著激光的路徑方向，依次是透鏡38、后置光闌29、透鏡37、前置光闌27。

在實(shí)踐過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在兩個(gè)透鏡的情況下，檢測點(diǎn)40不同，粉塵傳感器1的分辨率也不同。因此，通過以下實(shí)驗(yàn)獲得：在所述光發(fā)射管的功率位于2.2mw至2.8mw的范圍內(nèi)的情況下，所述檢測距離L為8mm時(shí)粉塵傳感器分辨率最高；以及在所述光發(fā)射管的功率位于3.2mw至3.8mw的范圍內(nèi)的情況下，所述檢測距離L為12mm時(shí)粉塵傳感器分辨率最高。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同的光發(fā)射管的功率來確定合適的檢測距離L。

通過改變透鏡36(即改變透鏡36的焦距)來改變檢測距離L，記錄不同檢測距離下粉塵傳感器的檢測結(jié)果，將檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)儀器的檢測值相比較獲得誤差值，然后將不同檢測距離L的誤差值進(jìn)行比較，誤差值最小對(duì)應(yīng)的檢測距離L即為使得粉塵傳感器1達(dá)到最高分辨率的值，而焦距為該檢測距離L的透鏡則為該功率條件下能夠使得粉塵傳感器分辨率達(dá)到最高的透鏡。

表9至表12給出了激光發(fā)射管的功率位于2.2mw至2.8mw的范圍內(nèi)的情況下不同檢測距離L(具有不同焦距的透鏡37)時(shí)粉塵傳感器的誤差。

表9

表10

表11

表12

通過表9至表12可以得出，在激光發(fā)射管30的功率位于2.2mw至2.8mw的范圍內(nèi)的情況下，所述檢測距離L為8mm(即采用焦距為8mm的透鏡作為透鏡37)時(shí)，粉塵傳感器的分辨率最高。

表13至表16給出了激光發(fā)射管的功率位于3.2mw至3.8mw的范圍內(nèi)的情況下不同檢測距離L(具有不同焦距的透鏡37)時(shí)粉塵傳感器的誤差。

表13

表14

表15

表16

通過表13至表16可以得出，在激光發(fā)射管30的功率位于3.2mw至3.8mw的范圍內(nèi)的情況下，所述檢測距離L為12mm(即采用焦距為12mm的透鏡作為透鏡37)時(shí)，粉塵傳感器的分辨率最高。

應(yīng)該注意的是本實(shí)用新型并不限于上述激光發(fā)射管的功率，因而也不限于上述檢測距離L。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。