一種光散射式氣溶膠濃度測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光散射式氣溶膠濃度測量儀，包括設于殼體內的Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區、Ⅴ區和Ⅵ區，設于殼體表面的出氣口、進氣口、USB接口和液晶顯示屏。本實用新型所述的光散射式氣溶膠濃度測量儀用于測量區域環境中氣溶膠顆粒物粒子數和質量濃度，并且可在液晶顯示屏上實時顯示或通過無線、USB輸出，用戶可通過電腦或手機客戶端接收測量數據，因此全程操作十分簡便；此外，所述測量儀測量精度高，功能齊全。
【專利說明】
_種光散射式氣溶膠濃度測量儀
技術領域
[0001]本實用新型屬于空氣中氣溶膠檢測領域，涉及氣溶膠檢測裝置，尤其涉及一種高精度多功能的光散射式氣溶膠濃度測量儀。
【背景技術】
[0002]氣溶膠顆粒物存在于日常生產生活的各個方面，天空中的云、霧、塵埃，工業上和運輸業上用的鍋爐和各種發動機未燃盡的燃料所形成的煙等都是氣溶膠的具體實例。隨著社會的發展，大氣中的氣溶膠顆粒物越來越多，人類活動不僅直接向大氣排放大量粒子，更嚴重的是向大氣排放大量的S02，S02在大氣中通過化學反應逐漸轉化成硫酸鹽粒子形成二次氣溶膠。氣溶膠顆粒物增多最主要的表現形式就是霧霾，高濃度的氣溶膠可以降低大氣的能見度而影響城市的正常生活;微米級的氣溶膠粒子嚴重危害人的呼吸系統并引起各種呼吸道疾病。因此，許多應用領域對氣溶膠濃度檢測的需求更為迫切，目前的氣溶膠濃度檢測方法大多存在測量精度不高、功能單一等缺陷。
【發明內容】
[0003]解決的技術問題:為了克服現有技術中的缺陷，獲得一種精度高、功能齊全且操作簡便的氣溶膠檢測裝置，本實用新型提供了一種光散射式氣溶膠濃度測量儀。
[0004]技術方案:一種光散射式氣溶膠濃度測量儀，包括設于殼體內的I區、π區、m區、IV區、V區和VI區，設于殼體表面的出氣口、進氣口、USB接口和液晶顯示屏;所述I區內設有氣溶膠濃度傳感器和光電傳感器，其中氣溶膠濃度傳感器內設有光源和光敏區；所述Π區內設有濾波放大電路，由I /V轉換電路、濾波電路、TL082放大器組成;所述m區內設有模數轉換器;所述IV區內設有ARM處理器和繼電器;所述V區內設有電源;所述VI區內設有流量計和氣栗;其中氣溶膠濃度傳感器、光電傳感器、濾波放大電路、模數轉換器和ARM處理器順次連接，且均連接到電源，ARM處理器通過繼電器與電源相連;所述氣溶膠濃度傳感器與進氣口之間設有濾網，且氣溶膠濃度傳感器、流量計、氣栗和出氣口順次連接。
[0005]所述殼體為金屬材質，全面覆蓋保護傳感器，使其免于外力的破壞，起到保護作用，同時屏蔽外界的電磁干擾。所述濾網可選擇性過濾不同粒徑的氣溶膠顆粒物，實現多粒徑測量氣溶膠顆粒物的濃度。所述流量計和氣栗可以控制氣溶膠顆粒物的流速和流量。
[0006]優選的，所述光電傳感器為GP1S50傳感器，該傳感器具有低功耗、高靈敏度等特性。
[0007]優選的，所述模數轉換器AD9656轉換器，該轉換器具有低功耗、轉換速率快、單電源供電等特性。
[0008]優選的，所述ARM處理器采用STM32F103芯片，該處理器具有低功耗，實時性能出色等特性。
[0009]優選的，所述繼電器為HK41OOF繼電器，該繼電器具有壽命高、可靠等特性。
[0010]有益效果:本實用新型所述的光散射式氣溶膠濃度測量儀用于測量區域環境中氣溶膠顆粒物粒子數和質量濃度，并且可在液晶顯示屏上實時顯示或通過無線、USB輸出，用戶可通過電腦或手機客戶端接收測量數據，因此全程操作十分簡便;此外，所述測量儀測量精度高，功能齊全。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是光散射式氣溶膠濃度測量儀的系統結構圖；
[0012]圖2是光散射式氣溶膠濃度測量儀的外觀結構圖；
[0013]其中I為氣溶膠傳感器，2為光電傳感器，3為濾波放大電路，4為模數轉換器，5為ARM處理器，6為繼電器，7為出氣口，8為進氣口，9為USB接口，10為液晶顯示屏，11為濾網，12為光源，13為光敏區，14為流量計，15為氣栗，16為電源，17為殼體。
【具體實施方式】
[0014]以下實施例進一步說明本發明的內容，但不應理解為對本發明的限制。在不背離本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發明的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。
[0015]實施例1
[0016]如圖2所示，光散射式氣溶膠濃度測量儀包括設于殼體17內的I區、Π區、m區、IV區、V區和VI區，設于殼體17表面的出氣口7、進氣口8、USB接口9和液晶顯示屏10。如圖1所示，光散射式氣溶膠濃度測量儀的I區內設有氣溶膠濃度傳感器I和光電傳感器2，其中氣溶膠濃度傳感器I內設有光源12和光敏區13;所述Π區內設有濾波放大電路3，由I/V轉換電路、濾波電路、TL082放大器組成;所述ΙΠ區內設有模數轉換器4;所述IV區內設有ARM處理器5和繼電器6;所述V區內設有電源16;所述VI區內設有流量計14和氣栗15;其中氣溶膠濃度傳感器1、光電傳感器2、濾波放大電路3、模數轉換器4和ARM處理器5順次連接，且均連接到電源16，ARM處理器5通過繼電器6與電源16相連;所述氣溶膠濃度傳感器I與進氣口 8之間設有濾網11，且氣溶膠濃度傳感器1、流量計14、氣栗15和出氣口 7順次連接。
[0017]構成上述光散射式氣溶膠濃度測量儀的一些部件在工作時會產生極大的電磁干擾，影響到傳感器對微壓的測量精度，因此本實用新型采用分區設計與布局，各功能模塊屏蔽隔離，數據傳輸線與信號控制線分組連接的設計方案來解決電磁干擾對傳感器的影響。
[0018]所述濾網11可選擇性過濾PM0.5、PM1.5、PM2.5、PM10，以實現多粒徑測量氣溶膠顆粒物濃度。
[0019 ]所述光敏區13提高了氣溶膠傳感器I對光信號的敏感度，使測量結果更精確。
[0020]Π區中的濾波放大電路3前端的光電傳感器2得到光電流信號先經I/V轉換電路變為電壓信號，TL082放大器具有低噪聲、高增益、轉換速率快等特性，可以提高系統精度，能滿足放大電路對器件的高性能要求。
[0021]m區中的模數轉換器4包括了 16位模數轉換器AD9656，模數轉換器4共有四個通道，選擇四個比較點。選用的AD9656轉換器具有低功耗、轉換快，可達到125MSPS、可單電源供電等特點，該轉換器無需外部基準源或驅動器件即可滿足許多需求。每一路通道電位都會設置比較點甄別電壓，對前端得到的放大電壓值即氣溶膠顆粒物進行標定，并設置以下四個粒徑通道:0.65μπι、I.65μπι、2.65μπι、10.0Oym0
[0022]IV區為ARM處理器5和繼電器6工作區域，其中包括了32位嵌入式單片機STM32F103和繼電器HK4100FJTM32F103具有低功耗、實時性能出色等特點。繼電器6連接ARM處理器5與電源16，可通過控制ARM處理器5通斷電來控制其工作與否。測量所得結果通過前面板的液晶顯示屏10顯示出來，還可以通過無線輸出和USB接口9輸出，用戶可在PC或手機客戶端接收測量數據。
[0023]USB接口 9可以作為充電接口和輸出端，其通過線纜與ARM處理器5、電源16相連。
[0024]本實用新型是基于Mie散射理論的，一定體積的采樣氣體通過氣溶膠濃度傳感器I，輸出的光電流信號經過光電傳感器2得到對應的電壓值，電壓信號與氣溶膠顆粒物的尺寸大小有關，此電壓值通過模數轉換器4的四個通道時，可以根據電壓的大小通過不同的通道，各個脈沖的幅值對應于粒子的粒徑大小，信號脈沖幅度對應于粒徑分布。在已知被測氣溶膠顆粒物的密度，便可通過ARM處理器5處理得知氣溶膠顆粒物的質量濃度，不僅可以實時顯示，還可以通過無線發送和USB輸出。
【主權項】
1.一種光散射式氣溶膠濃度測量儀，其特征在于，包括設于殼體(17)內的I區、π區、m區、IV區、V區和VI區，設于殼體(17)表面的出氣口(7)、進氣口(8)、USB接口(9)和液晶顯示屏(10);所述I區內設有氣溶膠濃度傳感器(I)和光電傳感器(2)，其中氣溶膠濃度傳感器(I)內設有光源(12)和光敏區(13);所述Π區內設有濾波放大電路(3)，由I/V轉換電路、濾波電路、TL082放大器組成;所述ΙΠ區內設有模數轉換器(4);所述IV區內設有ARM處理器(5)和繼電器(6);所述V區內設有電源(16);所述VI區內設有流量計(14)和氣栗(15);其中氣溶膠濃度傳感器(I)、光電傳感器(2)、濾波放大電路(3)、模數轉換器(4)和ARM處理器(5)順次連接，且均連接到電源(16)，ARM處理器(5)通過繼電器(6)與電源(16)相連;所述氣溶膠濃度傳感器(I)與進氣口(8)之間設有濾網(11)，且氣溶膠濃度傳感器(I)、流量計(14)、氣栗(15)和出氣口(7)順次連接。2.根據權利要求1所述的一種光散射式氣溶膠濃度測量儀，其特征在于，所述光電傳感器(2)為GP1S50傳感器。3.根據權利要求1所述的一種光散射式氣溶膠濃度測量儀，其特征在于，所述模數轉換器(4)AD9656轉換器。4.根據權利要求1所述的一種光散射式氣溶膠濃度測量儀，其特征在于，所述ARM處理器(5)采用STM32F103芯片。5.根據權利要求1所述的一種光散射式氣溶膠濃度測量儀，其特征在于，所述繼電器(6)為HK4100F繼電器。
【文檔編號】G01N15/06GK205538575SQ201620330792
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月19日
【發明人】顧芳, 汪程, 張加宏, 劉毅, 冒曉莉
【申請人】南京信息工程大學