一種激光檢測空氣顆粒物質量濃度傳感器的制作方法

本實用新型涉及光學領域，尤其涉及一種激光檢測空氣顆粒物質量濃度傳感器領域。

背景技術：

隨著空氣污染問題成為社會各界普遍關注的問題，空氣污染檢測裝置——空氣顆粒物質量濃度傳感器(PM2.5傳感器)的應用更加廣泛，同時市場對傳感器的精度和可靠性提出了更高的要求。

技術實現要素：

本實用新型旨在提供一種激光檢測空氣顆粒物質量濃度傳感器，在復雜的使用環境中仍然能保證較高的精度和可靠性。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

本實用新型公開的一種激光檢測空氣顆粒物質量濃度傳感器，包括箱體，所述箱體內安裝風道系統、光學組件、光電二極管；所述風道系統包括進風口、風道、風扇、出風口，所述進風口和出風口設置在箱體表面，進風口和出風口分別設置在風道的兩端，所述出風口設有風扇；所述光學組件包括激光光源、聚焦透鏡、光路折疊鏡、光陷阱、集光透鏡，所述激光光源發出的發出光束穿過聚焦透鏡后形成匯聚光束，所述匯聚光束經光路折疊鏡反射后形成反射光束，所述反射光束再穿過集光透鏡后形成再匯聚光束，所述再匯聚光束照在光電二極管上，所述光陷阱設置在光路折疊鏡與集光透鏡之間的光路上，所述反射光束的焦點位于光路折疊鏡與光陷阱之間，所述反射光束垂直穿過風道，所述焦點位于風道的中軸線上。

優選的，所述光路折疊鏡包括橫截面為五邊形的腔體，所述腔體相鄰且相互垂直的兩面上分別開設入光孔、出光孔，腔體內壁設有至少兩面鏡面反射鏡，所述出光孔與風道連通。

優選的，所述入光孔直徑大于出光孔直徑。

進一步的，所述激光光源的中心、聚焦透鏡的中心、入光孔的中心位于同一軸線上，所述出光孔的中心、光陷阱的中心、集光透鏡的中心、光電二極管的中心位于同一軸線上。

進一步的，所述光陷阱為V型，V的開口正對焦點。

優選的，所述光陷阱位于風道的側壁，光陷阱正對出光孔，光陷阱兩側分別開設有大小相同的方形通光孔。

優選的，所述激光光源為激光二極管，波長為650nm。

進一步的，所述聚焦透鏡為雙凸透鏡。

進一步的，所述集光透鏡為雙凸透鏡。

優選的，還包括電路模塊，所述光電二極管與電路模塊連接。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型采用更為復雜、精密的光學組件，大大提高了傳感器在復雜實用環境中的精度和可靠性；光路折疊鏡的結構能夠在保證傳感器精度和可靠性的基礎上，縮小體積；本實用新型采集與顆粒物粒徑特征相關性更高的前向散射光信號進行分析計算，從而能得出更準確的檢測數據。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為光電二極管接收顆粒物前向散射光示意圖；

圖中：1-箱體、2-激光光源、3-聚光透鏡、4-光路折疊鏡、5-風道、6-中軸線、7-方形通光孔、8-風扇、9-出風口、10-進風口、11-光陷阱、12-集光透鏡、13-光電二極管、14-電路模塊、15-集光鏡中心線、16-入光孔、17-匯聚光束、18出光孔、19-焦點。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。

如圖1所示，本實用新型公開的一種激光檢測空氣顆粒物質量濃度傳感器，包括箱體1，箱體1內安裝風道系統、光學組件、光電二極管13、電路模塊14；風道系統包括進風口10、風道5、風扇8、出風口9，進風口10和出風口9設置在箱體1表面，進風口10和出風口9分別設置在風道5的兩端，出風口9設有風扇8；光學組件包括激光光源2、聚焦透鏡3、光路折疊鏡4、光陷阱11、集光透鏡12，激光光源2發出的發出光束穿過聚焦透鏡3后形成匯聚光束17，匯聚光束17經光路折疊鏡4反射后形成反射光束，反射光束再穿過集光透鏡12后形成再匯聚光束，再匯聚光束照在光電二極管13上，光陷阱11設置在光路折疊鏡4與集光透鏡12之間的光路上，反射光束的焦點19(即反射光束聚焦匯聚于一點的點)位于光路折疊鏡4與光陷阱11之間，反射光束垂直穿過風道5，焦點19位于風道5的中軸線上；光電二極管13與電路模塊14連接，光路折疊鏡4包括橫截面為五邊形的腔體，五邊形的腔體包括依次連接的第一側壁、第二側壁、第三側壁、第四側壁、第五側壁，第一側壁與第二側壁垂直，第一側壁開設入光孔16，第二側壁開設出光孔18，第三側壁內壁設有一面鏡面反射鏡，第五側壁內壁設有一面鏡面反射鏡，出光孔18與風道5連通，入光孔16直徑大于出光孔18直徑，激光光源2的中心、聚焦透鏡3的中心、入光孔16的中心位于同一軸線上，出光孔18的中心、光陷阱11的中心、集光透鏡12的中心、光電二極管13的中心位于同一軸線上，光陷阱11為V型，V的開口正對焦點19，光陷阱11位于風道5的側壁，光陷阱11正對出光孔18，光陷阱11兩側分別開設有大小相同的方形通光孔7，激光光源2為激光二極管，波長為650nm，聚焦透鏡3為雙凸透鏡，集光透鏡12為雙凸透鏡，箱體1為不透光材質。

本實用新型的工作原理：

激光光源2發出的發出光束經聚焦透鏡3聚焦后形成匯聚光束17，沿x方向傳播；匯聚光束17由入光孔16進入光路折疊鏡4，在光路折疊鏡4中發生兩次全反射后傳播方向改變形成反射光束，沿y方向由出光孔18垂直穿過風道5，同時反射光束的焦點19在風道5的中軸線6上。反射光束穿過風道5后到達光陷阱11，被全部阻擋吸收。反射光束與風道5在空間上的相交區域為測量區。顆粒物隨空氣由進風口10進入風道5，經過上述測量區時顆粒物被激光照射，產生較強的前向散射光信號，前向散射光信號經過方形通光孔7后被集光透鏡12匯聚于光電二極管13上，光電二極管13將接收到散射光信號轉化為電脈沖信號，輸送給電路模塊14；顆粒物粒徑越大，產生的散射光信號越強，電路模塊14對脈沖信號的個數和大小進行統計分析，并計算出空氣中對應的顆粒物的質量濃度數據。

如圖2所示，在焦點19處的顆粒物散射激光，前向散射光繞過光陷阱11被集光透鏡12收集匯聚到光電二極管13上。

當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。