一種基于壓縮空氣的小型pm2.5濃度檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置屬于環境自動化監測領域，具體涉及一種PM2.5濃度檢測裝置；該裝置包括包括壓縮腔，設置于壓縮腔內部的激光器，針孔、準直物鏡、矩形光柵、成像物鏡和圖像傳感器；激光器發出的激光束經過針孔后形成點光源，再由準直物鏡準直后形成平行光，照射到矩形光柵上，被照亮的矩形光柵經成像物鏡成像到圖像傳感器表面；所述的壓縮腔外設置有用于調節壓縮腔內氣壓的空氣壓縮機和抽氣機；本發明基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，不僅可以實現較高的檢測精度，而且設備成本低、檢測步驟簡單、計算量小、實時性好，同時還可以實現裝置的小型化設計。
【專利說明】—種基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置
【技術領域】
[0001]一種基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置屬于環境自動化監測領域，具體涉及一種PM2.5濃度檢測裝置。
【背景技術】
[0002]霧霾與PM2.5顆粒物直接相關，通過檢測PM2.5的濃度，可以對霧霾天氣進行定量評價。
[0003]傳統PM2.5檢測方法是在多個不同地點分布霧霾監測器，這種方式精度較高，但由于霧霾監測器設備復雜，技術含量高，使得檢測成本也相應提高。
[0004]經研究表明，PM2.5的濃度與空氣能見度成線性關系，因此可以通過空氣能見度評價函數來得到PM2.5的濃度。申請號為201410200873的發明專利《基于無參考圖像清晰度評價的PM2.5濃度檢測儀》，公開了一種利用圖像信息判斷PM2.5濃度的檢測裝置與方法，該發明采用了無參考圖像的技術方案，通過測量多個目標得到圖像的模糊累計概率，再與能見度清晰處圖像的模糊累計概率比較，確定最終目標物，激光測距單元測量最終目標物的距離，PM2.5濃度顯示單元通過能見度與PM2.5濃度關系計算PM2.5濃度。
[0005]該發明可以給予本領域利用圖像來監測PM2.5的技術啟示，然而，其缺點在于: 第一、由于采用無參考圖像的方式，因此測量結果依靠的是統計結果，準確程度較低； 第二、該裝置需要多個目標以及激光測距儀，不僅設備成本高，而且檢測步驟繁瑣，計算量大，實時性不理想；
第三、該裝置不利于小型化設計。
【發明內容】
[0006]為了解決上述問題，本發明公開了一種基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，本發明不僅可以實現較高的檢測精度，而且設備成本低、檢測步驟簡單、計算量小、實時性好，同時還可以實現裝置的小型化設計。
[0007]本發明的目的是這樣實現的:
一種基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，包括壓縮腔，設置于壓縮腔內部的激光器，針孔、準直物鏡、矩形光柵、成像物鏡和圖像傳感器；激光器發出的激光束經過針孔后形成點光源，再由準直物鏡準直后形成平行光，照射到矩形光柵上，被照亮的矩形光柵經成像物鏡成像到圖像傳感器表面；所述的壓縮腔外設置有用于調節壓縮腔內氣壓的空氣壓縮機和抽氣機。
[0008]上述基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，壓縮腔內設置有空氣泵。
[0009]所述的空氣泵數量為多個。
[0010]有益效果:
第一、由于本發明裝置基于圖像的PM2.5濃度監測方法，同傳統霧霾監測裝置相比，降低了檢測成本，操作更簡單。
[0011]第二、由于采用了矩形光柵作為測試目標，同無參考圖像的檢測方法相比，檢測結果有根有據，無需進行統計，因此可以實現較高的檢測精度。
[0012]第三、由于采用了矩形光柵作為測試目標，可以回避統計方式，進而無需配置多個目標，也無需配置激光測距儀，因此設備成本低。
[0013]第四、由于只設置矩形光柵一個測試目標，因此無需對多個目標進行測量和運算，因此計算量小、實時性好。
[0014]第五、由于采用了壓縮空氣的設計，有利于裝置的小型化設計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置光路圖。
[0016]圖中:1激光器、2針孔、3準直物鏡、4矩形光柵、5成像物鏡、6圖像傳感器。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發明【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0018]具體實施例一
本實施例的基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，包括壓縮腔，設置于壓縮腔內部的激光器1，針孔2、準直物鏡3、矩形光柵4、成像物鏡5和圖像傳感器6 ;激光器I發出的激光束經過針孔2后形成點光源，再由準直物鏡3準直后形成平行光，照射到矩形光柵4上，被照亮的矩形光柵4經成像物鏡5成像到圖像傳感器6表面，光路圖如圖1所示；所述的壓縮腔外設置有用于調節壓縮腔內氣壓的空氣壓縮機和抽氣機。
[0019]具體實施例二
本實施例的基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，在具體實施例一的基礎上，進一步限定壓縮腔內設置有空氣泵。空氣泵可以使壓縮腔內的氣體流動起來，不僅有效避免壓縮空氣中的固體顆粒附著在光學元件上造成能見度降低而影響檢測精度，而且可以使壓縮空氣中的固體顆粒更均勻，起到單次測量等效多次測量取平均值的效果。
[0020]具體實施例三
本實施例的基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，在具體實施例二的基礎上，進一步限定空氣泵數量為多個。這種設計，可以使壓縮空氣的流動方向更隨機，避免壓縮空氣單向流動給測量結果帶來的原理誤差。
[0021]在以上實施例所述的基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置上實現的基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測方法，包括以下步驟:
步驟a、利用抽氣機將壓縮腔抽成真空，圖像傳感器6對矩形光柵4成像，得到矩形光柵4的第一對比度；
步驟b、利用空氣壓縮機將待測空氣壓入壓縮腔，將壓縮腔內的空氣壓縮到500個標準大氣壓；
步驟C、圖像傳感器6對矩形光柵4成像，得到矩形光柵4的第二對比度；
步驟d、利用第二對比度與第一對比度做商運算，得到調制傳遞函數；
步驟e、根據調制傳遞函數與PM2.5的濃度關系，得到PM2.5的濃度。
[0022]上述基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測方法，在步驟c中，利用空氣泵，使壓縮腔內的空氣流動起來。
[0023]以上基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測方法，所述的調制傳遞函數與PM2.5的濃度關系，采用標定的方法獲得，具體為:
步驟a、利用抽氣機將壓縮腔抽成真空，圖像傳感器6對矩形光柵4成像，得到矩形光柵4的第一對比度；
步驟b、利用現有PM2.5濃度檢測技術，獲得氣體的PM2.5濃度值，
步驟C、將獲得PM2.5濃度值的氣體壓縮到壓縮腔內，達到500個大氣壓；
步驟d、圖像傳感器6對矩形光柵4成像，得到矩形光柵4的第二對比度；
步驟e、利用第二對比度與第一對比度做商運算，得到調制傳遞函數；
步驟f，將步驟e得到的調制傳遞函數與步驟b得到的PM2.5濃度值組合成數組，即:調制傳遞函數-PM2.5濃度數組，得到步驟e得到的調制傳遞函數與步驟b得到的PM2.5濃度之間的關系。
[0024]將多個調制傳遞函數-PM2.5濃度數組進行擬合，得到調制傳遞函數-PM2.5濃度曲線。
[0025]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作出的結構變化或方法改進，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，其特征在于，包括壓縮腔，設置于壓縮腔內部的激光器(1)，針孔(2)、準直物鏡(3)、矩形光柵(4)、成像物鏡(5)和圖像傳感器(6);激光器(I)發出的激光束經過針孔(2)后形成點光源，再由準直物鏡(3)準直后形成平行光，照射到矩形光柵(4)上，被照亮的矩形光柵(4)經成像物鏡(5)成像到圖像傳感器(6)表面；所述的壓縮腔外設置有用于調節壓縮腔內氣壓的空氣壓縮機和抽氣機。
2.根據權利要求1所述的基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，其特征在于，壓縮腔內設置有空氣泵。
3.根據權利要求2所述的基于壓縮空氣的小型PM2.5濃度檢測裝置，其特征在于，所述的空氣泵數量為多個。
【文檔編號】G01N15/06GK104330341SQ201410593723
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】寧凱 申請人:哈爾濱幻石科技發展有限公司