專利名稱：大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光學傳感器，尤其涉及用于測量空氣中塵埃粒子大小和質量 濃度的塵埃粒子計數器上用到的光學傳感器。
背景技術：
激光塵埃粒子計數器用于計算潔凈環境中單位體積空氣內的塵埃粒子大小及數 目。其中，光學傳感器是其核心部件，所謂的光學傳感器，其是以塵埃粒子在光束中能夠產 生光散射為原理而進行的開發設計，主要包括用于產生光束的光源系統、散射光收集系統、 光電轉換系統以及氣路系統。工作時，氣路系統將被測空氣吸入光源系統中的光敏感區，其 中的塵埃粒子在光束的照明下產生與粒子尺寸成一定比例的散射光信號，散射光信號被散 射光收集系統接收后經光電轉換系統轉換成電信號進行計算處理，從而由后續系統計算出 粒子尺寸和空氣中塵埃粒子的質量濃度。現有技術中的光學傳感器，其氣路系統主要包括 一進氣嘴和一出氣嘴，故該種光學傳感器為單采樣口傳感器，該種采集方式對于大流量采 樣來說會造成傳感器負壓過高，采集的氣體流量不易保證，而且要保證采樣氣體流量必須 增大進氣嘴直徑，氣流過分擴散，造成氣流不能全部經過光束，從而造成漏計數，以影響到 儀器檢測精度。我們知道，塵埃粒子計數器已越來越多地應用到現代高科技產品的生產過程中， 其監測精度的高低對保證產品的質量起著至關重要的作用。尤其是在新藥研究及高要求藥 品生產環境檢測中，50L/min/100L/min激光塵埃粒子計數器是必不可少的檢測儀器。美國 FDA及歐盟標準對此都提出了明確要求。傳統型計數器的光學傳感器已達不到其要求，本申 請正是基于上述背景下而進行的開發設計。
實用新型內容本實用新型目的是為了克服現有技術的不足而提供一種多氣路采集、靈敏度較高 的光學傳感器。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種大流量激光塵埃粒子計數 器的光學傳感器，包括光源系統、散射光收集系統、氣路系統以及光電轉換系統，所述的光 源系統包括激光管、沿激光管發出的激光束前進方向間隔設置的多個光敏感區以及位于最 后一個光敏感區末端的消光陷阱，所述的散射光收集系統包括與光敏感區數目相同且對應 的光敏感區中心位于其一物點上的反射鏡、設置在所述反射鏡另一像點上的視均光欄，所 述的氣路系統包括在各光敏感區兩側對稱設置的分進氣嘴與分出氣嘴、與所述的各分進氣 嘴相連通連接的總進氣嘴、與所述的各出氣嘴相連通連接的總出氣嘴。在根據上述技術方案所進一步優化的實施方式中，所述的光敏感區為2 6個，所 述的分進氣嘴與分出氣嘴的數目與光敏感區的數目分別相同。所述的光源系統還包括設置在相鄰兩光敏感區之間的消光光欄。所述的反射鏡為橢球反射鏡或球面反射鏡中的一種。[0009]所述的各分進氣嘴的內徑小于總進氣嘴的直徑；所述的各分出氣嘴的內徑小于總 出氣嘴的直徑。由于上述技術方案的運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點本實用新 型光學傳感器的氣路系統采用多氣路組合，同時，光敏感區的數量與氣路數相同，這樣，總 采樣量由一個采樣氣嘴分流到多個采樣氣嘴，從而分個采樣氣嘴直徑可縮小，有利于氣流 全部通過相應的光敏感區，其應用在塵埃粒子計數器上，有效地提高了計數器的監測精度 和靈敏度，具有較大的推廣應用價值。
附圖1為本實用新型光學傳感器整體立體結構示意圖；附圖2為附圖1所示的光學傳感器下半部分立體結構示意圖；附圖3為附圖1中光學傳感器一側視圖；附圖4為附圖3中A-A方向剖視圖；附圖5為附圖3中B-B方向剖視圖；其中1、殼體；11、激光管；12、光敏感區；13、消光陷阱；14、消光光欄；21、反射鏡；22、視均光欄；31、分進氣嘴；32、分出氣嘴；33、總進氣嘴；34、總出氣嘴；具體實施方式
以下結合附圖、舉例詳細說明本實用新型所優選實施的具體內容圖1所示的為本實施例光學傳感器的外觀結構，其主要為一長方體形殼體1，在圖 示方向的殼體1右側凸設一激光管11，在殼體1的左側凸設有一總出氣嘴34和消光陷阱 13，在殼體1的前側凸設一總進氣嘴33。殼體1由鋁材質制成，為了加強消光效果，殼體1 可制成發黑件。圖2至圖5示出了殼體1內部結構，其主要包括光源系統、散射光收集系統、光電 轉換系統以及氣路系統，下面將分別對各個系統組成進行說明其中，光源系統包括激光管11、沿激光管11輸出光束方向間隔設置的三個光敏感 區12以及位于最后一個光敏感區12末端的消光陷阱13，同時，在相鄰兩光敏感區12之間 還連接有濾除雜光的消光光欄14。對于激光光源，可采用為DVD機而設計的激光，這種激光 的波長通常為630-680nm。若待檢測的塵埃粒子較小，如粒徑為0. 1微米，則可采用半導體 泵浦高功率激光器作為光源，可對激光管實行恒功率控制。所述的散射光收集系統包括垂直地設置在相應光敏感區12上方的反射鏡21，如 圖4所示，所述的反射鏡21具有一個物點一個像點，其中，光敏感區12的中心位于反射鏡 21的物點上，在反射鏡21的像點上設置有使得光敏感區12內塵埃粒子發出的散射光通過 的視均光欄22。所述的反射鏡可采用橢球反射鏡或球面反射鏡，對于橢球反射鏡，物點和像 點分別對應其兩個焦點，光敏區12及視均光欄22分別位于兩焦點上。所述的光電轉換系統主要由設置在視均光欄22上的光電轉換器(圖中未顯示) 以及與光電轉換器相電連接的信號處理電路組成，光電轉換器將塵埃粒子散射光轉換為電信號后輸出給信號處理電路，在本實施例中，光電轉換器可采用光電二極管或光電倍增管。氣路系統由總進氣嘴33、與總進氣嘴33相連通連接的分進氣嘴31、總出氣嘴34 以及與總出氣嘴34相連通連接的分出氣嘴32組成，本實施例中，分進氣嘴31與分出氣嘴 32分別為三個，且在每個光敏感區12兩側對稱地設置一分進氣嘴31和一分出氣嘴32，同 時，每一對分進氣嘴31、分出氣嘴32的軸心線與對應的光敏感區12的中心在一條直線上。由于將進氣路和出氣路分為多路，因此，每個分進氣嘴31和分出氣嘴32的內徑可 設置較小，本實施例中，分進氣嘴31和分出氣嘴32的內徑可在Φ 1 Φ3πιπι內設置，當然， 分進氣嘴31和分出氣嘴32也不限于用圓形嘴，其也可以采用矩形嘴，矩形嘴的橫截面面積 為 0. 5mm氺2mm Imm氺 10mm。上述對本實施例光學傳感器各組成部分進行了說明，下面將對整個光學傳感器的 工作過程進行說明當需要對空氣中塵埃粒子大小及濃度進行檢測時，首先激光管11接收激光源發 出的平行光束，經準直后，激光光束進入光敏感區12，光敏感區12內原有的塵埃粒子，進入 消光陷阱13被吸收掉；然后，通過總進氣嘴33將待測塵埃粒子氣體輸入，由于設置三個分 進氣嘴31，塵埃粒子分流到各分進氣嘴31內，從而進入相應的光敏感區12內，當激光光束 與塵埃粒子分別經過對應反射鏡21的物點時，在激光光束的照射下，將產生與粒子尺寸成 比例的散射光信號，該散射光信號在反射鏡21的像點會聚，經光電二極管或Φ光電倍增管 轉換成電信號，再經信號處理電路處理得到各區域采集到的塵埃顆粒的大小及數量，然后 累加即可得到總塵埃顆粒的大小和數量。經散射后的塵埃粒子，進入相應的分出氣嘴32，最 后匯總到總出氣嘴34后被抽出。本實施例光學傳感器采用多氣路采集系統，有利于氣流全部通過光敏感區，從而 可有效地提高計數器的檢測精度，適用于大流量塵埃粒子檢測的場合。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術 的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍， 如氣路數不限于三個，凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本 實用新型的保護范圍之內。
權利要求一種大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，包括光源系統、散射光收集系統、氣路系統以及光電轉換系統，其特征在于所述的光源系統包括激光管(11)、沿激光管(11)發出的激光束前進方向間隔設置的多個光敏感區(12)以及位于最后一個光敏感區(12)末端的消光陷阱(13)，所述的散射光收集系統包括與光敏感區(12)數目相同且對應的光敏感區(12)中心位于其物點上的反射鏡(21)、設置在所述反射鏡(21)像點上的視均光欄(22)，所述的氣路系統包括在各光敏感區(12)兩側對稱設置的分進氣嘴(31)與分出氣嘴(32)、與所述的各分進氣嘴(31)相連通連接的總進氣嘴(33)、與所述的各出氣嘴(32)相連通連接的總出氣嘴(34)。
2.根據權利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于所 述的光敏感區(12)為2 6個，所述的分進氣嘴(31)與分出氣嘴(32)的數目與光敏感區 (12)的數目分別相同。
3.根據權利要求1或2所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于 所述的光源系統還包括設置在相鄰兩光敏感區(12)之間的消光光欄(14)。
4.根據權利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于所 述的反射鏡(21)為橢球反射鏡或球面反射鏡中的一種。
5.根據權利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于所 述的各分進氣嘴(31)的內徑小于總進氣嘴(33)的直徑；所述的各分出氣嘴(32)的內徑小 于總出氣嘴(34)的直徑。
6.根據權利要求5所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于所 述的各進氣嘴(31)及各分出氣嘴(32)的內徑為Φ Imm Φ 3mm。
7.根據權利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于所 述的光電轉換系統包括設置在各視均光欄(22)上的光電轉換器、與各光電轉換器相電連 接的信號處理電路。
8.根據權利要求7所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于所 述的光電轉換器為光電二極管或光電倍增管。
9.根據權利要求1所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于所 述的光源系統、散射光收集系統、氣路系統以及光電轉換系統封裝在黑色金屬殼體(1)內。
10.根據權利要求9所述的大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，其特征在于所 述的金屬殼體(1)材質為鋁制品。
專利摘要本實用新型涉及一種大流量激光塵埃粒子計數器的光學傳感器，包括光源系統、散射光收集系統、氣路系統以及光電轉換系統，光源系統包括激光管、多個光敏感區以及消光陷阱，散射光收集系統包括反射鏡、設置在反射鏡像點上的視均光欄，氣路系統包括在各光敏感區兩側對稱設置的分進氣嘴與分出氣嘴、與各分進氣嘴相連通連接的總進氣嘴、與各出氣嘴相連通連接的總出氣嘴。由于氣路系統采用多氣路組合，這樣，總采樣量由一個采樣氣嘴分流到多個采樣氣嘴，從而分個采樣氣嘴直徑可縮小，有利于氣流全部通過相應的光敏感區，其應用在塵埃粒子計數器上，有效地提高了計數器的監測精度和靈敏度，具有較大的推廣應用價值。
文檔編號G01N15/14GK201749077SQ201020273309
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月28日 優先權日2010年7月28日
發明者劉嘉, 吳志強, 金惠琴, 陳建 申請人:蘇州蘇凈儀器自控設備有限公司