一种颗粒物浓度测量装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种颗粒物浓度测量装置及其方法。其中所述装置包括：发光部；第一激光透光窗口，用于保证透光的前提下隔离发光部与所述待检测气流；光陷阱部；第二激光透光窗口，用于保证透光的前提下隔离所述光陷阱部与所述待检测气流；主光电传感器，其用于通过检测由所述待检测气流中颗粒物所散射的激光而测量所述颗粒物浓度；主光电传感器透光窗口，用于保证透光的前提下隔离所述主光电传感器与所述待检测气流；清洁刷部件，用于清洁第一激光透光窗口、第二激光透光窗口和主光电传感器透光窗口；风扇，用于提供正向气流和反向气流。本发明专利技术有效地实现了对颗粒物浓度测量装置高效低成本的清洁。低成本的清洁。低成本的清洁。

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒物浓度测量装置及其方法


[0001]本专利技术涉及检测领域，具体地，涉及颗粒物浓度测量装置及其方法。

技术介绍

[0002]目前，使用激光散射原理的颗粒物传感器被广泛用于网格化空气微站、工地扬尘监测以及室内环境检测等场合，其具备结构简单、成本低廉、检测精度高等特点，但市面现有产品也存在一些固有缺陷：
[0003]1)现有颗粒物传感器量程有限，遇到沙尘暴或者扬尘严重的使用环境会出现超量程或者检测数值不准问题。
[0004]2)长时间使用气流通道内侧尤其是光电传感器部分会有灰尘沉积影响检测精度，人工清理成本过高。有具备反吹清洁功能的传感器结构复杂，物料成本过高。
[0005]3)与光电传感器配合使用的发光部长时间开启出现老化现象，导致检测出现偏差。
[0006]专利申请CN201910390162.3公开了采用鞘流技术来保护光电转换装置不受被测气流中颗粒物污染的技术方案，其通过采用经过滤后的清洁空气包裹被测气流能够使光电转换装置不直接与被测气流中的颗粒物接触，从而降低颗粒物对光电转换装置的污染。
[0007]但鞘流技术需要清洁空气，产生清洁空气的部件也存在脏污需要定期维护问题，另外保护气体可延缓光电转换器受脏污时间，并不能完全杜绝光电转换器受到脏污。
[0008]专利申请CN202110890608.6公开了一种颗粒物检测粉尘仪自动反吹系统。自动反吹系统由一个反吹气泵、一个三通电磁阀、一个数据采集控制板连接构成。数据采集控制板控制反吹气泵、三通电磁阀开启反吹清理。<br/>[0009]但反吹气泵需要额外的反吹气泵和三通阀，系统体积大，成本高，而一般气体反吹可清除气路的常规积尘，光电转换器表面附着力强的积尘颗粒无法完全去除干净。
[0010]因此现有技术中常规的鞘流技术和反吹气泵并不是解决颗粒物浓度测量装置清洁问题的最优方法。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了一种颗粒物浓度测量装置及其方法，其中激光传输光路和气流通道使用透光窗口隔绝，发光部和光电传感器所在区域封闭不会被灰尘污染，通过清洁透光窗口在气流通道侧的表面即可清洁整个光路，并且利用风扇反转自反吹清洁结构，无需使用额外反吹泵，即可实现颗粒物浓度测量装置高效和低成本的清洁。
[0012]第一方面，本专利技术提供了一种颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述装置包括：
[0013]发光部，其发出用于测量待检测气流中的颗粒物浓度的激光；
[0014]第一激光透光窗口，其被设置在发光部的发光端之前，用于保证透光的前提下隔离所述发光部与所述待检测气流；
[0015]光陷阱部，其包括用于接收发光部发出的激光的激光接收端，以防止激光的反射；
[0016]第二激光透光窗口，其被设置在所述光陷阱部的所述激光接收端之前，用于保证透光的前提下隔离所述光陷阱部与所述待检测气流；
[0017]主光电传感器，其用于通过检测由所述待检测气流中颗粒物所散射的激光，而测量所述颗粒物浓度；
[0018]主光电传感器透光窗口，其被设置在所述主光电传感器的检测端之前，用于保证透光的前提下隔离所述主光电传感器与所述待检测气流；
[0019]清洁刷部件，其包括第一刷条、第二刷条和第三刷条，分别用于清洁第一激光透光窗口、第二激光透光窗口和主光电传感器透光窗口；
[0020]风扇，其用于提供正向气流和反向气流。
[0021]第二方面，本专利技术还提供了一种颗粒物浓度测量方法，其特征在于，所述方法包括：
[0022]发光部发出用于测量待检测气流中的颗粒物浓度的激光；
[0023]通过设置第一激光透光窗口在发光部的发光端之前，保证透光的前提下隔离所述发光部与所述待检测气流；
[0024]光陷阱部接收发光部发出的激光的激光接收端，以防止激光的反射；
[0025]通过设置第二激光透光窗口在所述光陷阱部的所述激光接收端之前，保证透光的前提下隔离所述光陷阱部与所述待检测气流；
[0026]主光电传感器通过检测由所述待检测气流中颗粒物所散射的激光而测量所述颗粒物浓度；
[0027]通过设置主光电传感器透光窗口在所述主光电传感器的检测端之前，保证透光的前提下隔离所述主光电传感器与所述待检测气流；
[0028]清洁刷部件的第一刷条、第二刷条和第三刷条分别清洁第一激光透光窗口、第二激光透光窗口和主光电传感器透光窗口；
[0029]风扇提供正向气流和反向气流。
[0030]本专利技术提供的颗粒物浓度测量装置及其方法：第一，通过透光窗口的设置使得发光部和光电传感器与待检测气流隔绝，通过清洁透光窗口在气流通道侧的表面即可清洁整个光路，并且利用风扇反转自反吹清洁结构，无需使用额外反吹泵，即可实现颗粒物浓度测量装置高效和低成本的清洁；第二，采用变频风扇和转速监控可用于控制产生指定的气流量，变流速颗粒物浓度计算和最佳流速跟踪算法，针对不同的颗粒物浓度使用不同的流速，兼顾高浓度需要的大量程需要和小浓度的高精度需要，检测量程更高，可适应恶劣环境；第三，采用辅助光电传感器评估激光二级管老化情况，加入可调功率的发光部驱动电路控制发光强度，使系统始终维持恒定的光强度从而控制检测误差不会随时间变大，达到元件老化补偿功能使产品可保持长时间工作稳定性和准确性。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术实施例提供的颗粒物浓度测量装置10的外部图；
[0033]图2是本专利技术实施例提供的颗粒物浓度测量装置10的内部图；
[0034]图3是本专利技术实施例提供的颗粒物浓度测量装置10的分解视图；
[0035]图4是激光窗口用清洁刷部件图；
[0036]图5是传感器窗口用清洁刷部件图；
[0037]图6a和图6b是激光窗口用清洁刷部件状态变化图；
[0038]图7a和图7b是传感器窗口用清洁刷部件状态变化图；
[0039]图8是本专利技术实施例提供的颗粒物浓度测量方法流程图；
[0040]图9是本专利技术实施例提供的变流速颗粒物检测程序流程图；
[0041]图10是本专利技术实施例提供的激光功率稳定程序流程图。
具体实施方式
[0042]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0043]专利技术概述
[0044]如前所述，本专利技术提供了一种颗粒物浓度测量装置及其方法，实现了颗粒物浓度测量装置高效和低成本的清洁。
[0045]示例性装置
[0046]图1～3分别是本专利技术实施例提供的颗粒物浓度测量装置10的外部图、内部图和分解视图，该实施例提供的装置包括：
[0047]发光部101，其发出用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述装置包括：发光部，其发出用于测量待检测气流中的颗粒物浓度的激光；第一激光透光窗口，其被设置在发光部的发光端之前，用于保证透光的前提下隔离所述发光部与所述待检测气流；光陷阱部，其包括用于接收发光部发出的激光的激光接收端，以防止激光的反射；第二激光透光窗口，其被设置在所述光陷阱部的所述激光接收端之前，用于保证透光的前提下隔离所述光陷阱部与所述待检测气流；主光电传感器，其用于通过检测由所述待检测气流中颗粒物所散射的激光，而测量所述颗粒物浓度；主光电传感器透光窗口，其被设置在所述主光电传感器的检测端之前，用于保证透光的前提下隔离所述主光电传感器与所述待检测气流；清洁刷部件，其包括第一刷条、第二刷条和第三刷条，分别用于清洁第一激光透光窗口、第二激光透光窗口和主光电传感器透光窗口；风扇，其用于提供正向气流和反向气流。2.根据权利要求1所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述清洁刷部件包括：激光窗口用清洁刷部件，其用于清洁第一激光透光窗口和第二激光透光窗口；传感器窗口用清洁刷部件，其用于清洁主光电传感器透光窗口。3.根据权利要求2所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述激光窗口用清洁刷部件包括第一驱动面、所述第一刷条、所述第二刷条和第一旋转轴；其中所述第一刷条和所述第二刷条与所述第一驱动面都分别固定在所述第一旋转轴上，当所述第一驱动面被驱动时，通过所述第一旋转轴带动所述第一刷条和所述第二刷条，分别清洁所述第一激光透光窗口和所述第二激光透光窗口。4.根据权利要求2或3所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述传感器窗口用清洁刷部件包括第二驱动面和第二旋转轴；所述第二驱动面的一侧为所述第三刷条，所述第三刷条用于清洁所述主光电传感器透光窗口；所述第二驱动面固定连接到与所述第三刷条成直角的第二旋转轴，当所述第二驱动面被驱动时，绕着所述第二旋转轴转动，并带动所述第三刷条清洁所述主光电传感器透光窗口。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述清洁刷部件的第一驱动面和第二驱动面的一侧分别连接第一启动面和第二启动面，当处在反向气流方向时，所述启动面用于启动驱动面向一侧摆动。6.根据权利要求5所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，第一驱动面和第二驱动面分别与第一启动面和第二启动面之间形成一个钝角。7.根据权利要求5或6所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于：当处在正常工作的气流方向时，即正向气流方向，所述清洁刷部件的驱动面保持紧贴气流通道内部的位置；当处在反向气流方向时，所述清洁刷部件的第一和第二驱动面向一侧摆动，所述清洁刷部件的刷条扫过透光窗口；
当恢复到正向气流方向时，所述清洁刷部件恢复原位，通过多次反复的正反吹，所述清洁刷部件对所述透光窗口进行往复清洁。8.根据权利要求5或6所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述装置还包括：用于使得所述清洁刷部件复位的弹性系统；当处在反向气流方向时，所述清洁刷部件的驱动面向一侧摆动，所述清洁刷部件的刷条扫过透光窗口；当停止气流吹动时，所述清洁刷部件依靠弹性系统恢复原位，通过多次反复的反吹和停止动作，所述清洁刷部件对所述透光窗口进行往复清洁。9.根据权利要求1
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8中任意一项所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，反向气流风速高于正向气流风速。10.根据权利要求1或2所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述清洁刷部件的驱动部件为电机或电磁铁，用于驱动所述第一、第二和第三刷条清洁所述第一激光透光窗口、所述第二激光透光窗口和所述主光电传感器透光窗口。11.根据权利要求1
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10中任意一项所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述风扇为正反转可调速风扇，其转速可调且实际转速可被检测，其用于：通过精确控制风扇转速来控制气流流速，得出风扇转速和气流流量的对应关系；根据风扇转速和气流流量的对应关系建立气流流速、颗粒物数量、颗粒物粒径和颗粒物浓度的函数关系；当颗粒物浓度较高时，使用低风扇转速控制颗粒物的数量，提高浓度测量上限；当颗粒物浓度较低时，使用高风扇转速控制颗粒物的数量，提高浓度测量下限；根据实际颗粒物浓度动态调整风扇转速达到理想的检测精度。12.根据权利要求11所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于：根据气流流速、颗粒物数量、颗粒物粒径和颗粒物浓度的函数关系建立最佳精度风扇转速跟踪算法。13.根据权利要求11
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12中任意一项所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于：所述装置由用户改变风扇的转速，以达到精度和功耗及积尘问题的均衡控制。14.根据权利要求1
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13中任意一项所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述装置还包括辅助光电传感器，其用于评估实际的光强度。15.根据权利要求14所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述辅助光电传感器安装在所述光陷阱部，使其能对整个光路的光强度进行评估。16.根据权利要求15所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，当所述评估的光强度低于预定阈值时，启动清洁操作。17.根据权利要求16所述的颗粒物浓度测量装置，其特征在于，当经过清洁操作后，所述评估的光强度仍然低于预定阈值，则调整所述发光部的功率，使得其发射的激光始终维持恒定的光强度。18.一种颗粒物浓度测量方法，其特征在于，所述方法包括：发光部发出用于测量待检测气流中的颗粒物浓度的激光；通过设置第一激光透光窗口在发光部的发光端之前，保证透光的前提下隔离所述发光部与所述待检测气流；
光陷阱部接收发光部发出的激光的激光接收端，以防止激光的反射；通过设置第二激光透光窗口在所述光陷阱部的所述激光接收端之前，保证透...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成双，王铁军，周楠，苏毅，张广，黄宝锋，
申请(专利权)人：汉熵通信深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：