一種pm2.5濃度檢測系統的製作方法
2023-09-21 09:28:40
一種pm2.5濃度檢測系統的製作方法
【專利摘要】一種PM2.5濃度檢測系統，包括氣泵（11），用於抽取待測空氣；雷射傳感器（12），與所述氣泵（11）連接，用於檢測待測空氣中塵埃粒子，並將其轉化成電信號；運算放大器（13），與所述雷射傳感器（12）連接，將所述電信號放大；微控制器（14），與所述運算放大器（13）連接，根據試驗獲取的曲線參數對放大後的電信號進行分析、修正和換算；顯示屏（15），與所述微控制器（14）連接，用於顯示所述微控制器（14）的輸出結果；以及為系統供電的供電系統。本實用新型適用於環境檢測領域，利用微控制器（14）對雷射傳感器檢測得到的數量濃度進行分析、修正並轉換成質量濃度，實現了PM2.5濃度的準確、高效的實時測量。
【專利說明】—種PM2.5濃度檢測系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於環境檢測領域，尤其涉及一種PM2.5濃度檢測系統。
【背景技術】
[0002]PM2.5是指直徑小於2.5微米的固體顆粒物在每立方米空氣中的質量，其對人體的危害極大，實時監測大氣中的PM2.5數值可以為空氣治理提供最有效的根據。
[0003]目前，大氣中PM2.5的檢測方法主要有振蕩天平法、Beta射線法、稱重法和光散射法粉塵儀測量法。其中，振蕩天平法和Beta射線法可以實時監測PM2.5的數值，但是Beta射線法沒有加熱去水份，振蕩天平法去了水份，也去了揮發性有機物(V0C)，所有越是潮溼這兩種方法越不準，加上儀器本身造價昂貴，維護成本高，所以很難大規模推廣使用。稱重法可以比較準確的測量出大氣中的PM2.5數值，但它的準確度受PM2.5切割器、採樣器和精密天平影響較大，操作比較繁瑣且不能即時顯示出大氣中的PM2.5數值。
[0004]光散射法粉塵儀的成本較振蕩天平法和Beta射線法要低一些，原理是將光散射法測量出的大氣中固體顆粒物的數量濃度乘以一個K值換算成質量濃度，K值可以根據採樣大氣環境的顆粒物濃度高低採用經驗數值，也可以通過採用稱重後除以數量濃度取得，所以環境變化就需要不斷地改變K值。
[0005]圖1所示為傳統的粉塵儀數量濃度-PM2.5質量濃度的轉換方法。由圖1可見傳統的轉換曲線由多條一次曲線組成，說明在不同數量濃度條件下需要選擇不同的轉換公式，即隨環境變化需要選擇不同的K值(一次曲線的斜率)，對檢測效率影響較大，且可能因為經驗數值有限造成檢測數據不準。
【發明內容】
[0006]本發明實施例提供一種PM2.5濃度檢測系統，旨在解決傳統的粉塵儀檢測PM2.5的效率低、精度差，很難準確、高效地實時測量的問題。
[0007]本發明實施例是這樣實現的，一種PM2.5濃度檢測系統，包括:
[0008]氣泵，用於抽取待測空氣；
[0009]雷射傳感器，與所述氣泵連接，用於檢測待測空氣中塵埃粒子，並將其轉化成電信號;
[0010]運算放大器，與所述雷射傳感器連接，將所述電信號放大；
[0011]微控制器，與所述運算放大器連接，根據試驗獲取的曲線參數對放大後的電信號進行分析、修正和換算；
[0012]顯示屏，與所述微控制器連接，用於顯示所述微控制器的輸出結果；以及
[0013]為系統供電的供電系統。
[0014]本發明實施例根據通過大量試驗獲得的經驗數據，利用微控制器對雷射傳感器檢測得到的數量濃度進行分析、修正並轉換成質量濃度，實現了 PM2.5濃度的準確、高效的實時測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是現有技術中粉塵儀數量濃度-PM2.5質量濃度的轉換曲線示意圖；
[0016]圖2是本發明實施例提供的PM2.5濃度檢測系統的結構圖；
[0017]圖3是本發明實施例提供的數量濃度-PM2.5質量濃度的轉換曲線示意圖；
[0018]圖4是本發明實施例提供的溼度修正曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0020]圖2示出了本發明實施例提供的PM2.5濃度檢測系統的實現原理，為了便於說明，僅不出了與本發明實施例相關的部分。
[0021]該PM2.5濃度檢測系統主要包括氣泵11、雷射傳感器12、運算放大器13、微控制器14和顯示屏15。
[0022]氣泵11與雷射傳感器12連接。
[0023]雷射傳感器12與運算放大器13連接。
[0024]運算放大器13與微控制器14連接。
[0025]微控制器14與顯示屏15連接。
[0026]氣泵11、雷射傳感器12、運算放大器13、微控制器14均由電源系統進行供電。
[0027]在正常的測量模式下，氣泵11抽取待檢測氣體供雷射傳感器12檢測，雷射傳感器12檢測到的塵埃粒子並將其轉換為微弱的電信號，送入運算放大器13中將該電信號進行放大，微控制器14根據試驗獲取的曲線參數對放大後的電信號進行分析、修正和換算，得出質量濃度並利用顯示屏15顯示換算的結果，由此可以準確、高效地實時監測空氣中的PM2.5濃度。
[0028]在本發明實施例中，雷射傳感器12可以對粒徑大於0.3微米,小於2.5微米的固體顆粒物進行準確計數。
[0029]運算放大器13應具有高精度、低噪聲、低溫漂等特性，以減小對微弱電信號進行放大的過程中受外界環境的幹擾，降低系統本身造成的誤差。
[0030]作為本發明的一個優選實施例，該PM2.5濃度檢測系統還設置有按鍵16、系統時間單元17、被測環境溫/溼度檢測單元18、數據存儲單元19、數據傳輸接口 20和列印接口21等輔助功能。
[0031]按鍵16用於接收系統的外部操作指令。
[0032]系統時間單元17為系統提供時間基準。
[0033]環境溫溼度檢測單元18可以為系統實時提供當前被測環境的溫度和溼度，以便系統對PM2.5的濃度檢測結果進行修正。
[0034]數據存儲單元19可以存儲已檢測得到的PM2.5數據。
[0035]數據傳輸接口 20可以方便將已檢測得到的PM2.5數據傳輸給其他設備，可以採用USB 接口。
[0036]列印接口 21將系統與印表機連接，以便將檢測得到得數據列印出來，可以採用RS232 接口。
[0037]系統的供電系統包括鋰電池管理和主板電源分配兩個部分。通過一個電源適配器，可以將輸入的市電轉換得到DC9V/1A (2節電池串聯，若是單節電池，則為DC5V/1.5A)的直流電壓，通過充電電路23對鋰電池24進行充電。
[0038]鋰電池存儲的電能通過電源系統25進行電源分配，分別得到不同的電壓和電流，以滿足系統各個部分的需要。
[0039]本發明實施例中，通過大量試驗獲得一條數量濃度-PM2.5質量濃度的轉換曲線以及一條溼度修正曲線，並將這兩條曲線的參數設置到微控制單元14內部。然後，由氣泵11抽取待測空氣，雷射傳感器12檢測到待測空氣中的塵埃粒子並將其轉換為微弱的電信號，運算放大器13將該電信號進行放大，微控制器14根據兩條曲線的參數以及當前環境對放大後的電信號進行分析、修正和換算，最後將換算結果通過顯示屏15顯示出來，從而實現準確、高效地實時監測空氣中的PM2.5。
[0040]圖3示出了本發明實施例通過大量的試驗獲得的數量濃度-PM2.5質量濃度轉換曲線，該曲線為一條通過原點二次曲線。在該曲線中，由於數量濃度越來越高，會有越來越大比例的固體顆粒物被其它固體顆粒物擋住而沒有被雷射傳感器12檢測到，所以PM2.5的上升速度應該隨數量濃度的上升而越來越快。
[0041]圖4為通過大量試驗獲得的溼度修正曲線。當溼度越來越高時，會有越來越多的小於0.3微米的固體顆粒物裹上水滴外衣，變成粒徑大於0.3微米的顆粒物，因此溼度越高，修正係數越大，數量濃度減少的越多。
[0042]本發明實施例根據通過大量試驗獲得的經驗數據，利用微控制器對雷射傳感器檢測得到的數量濃度進行分析、修正並轉換成質量濃度，實現了 PM2.5濃度的準確、高效的實時測量。
[0043]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種PM2.5濃度檢測系統，其特徵在於，所述系統包括: 氣泵，用於抽取待測空氣； 雷射傳感器，與所述氣泵連接，用於檢測待測空氣中塵埃粒子，並將其轉化成電信號； 運算放大器，與所述雷射傳感器連接，將所述電信號放大； 微控制器，與所述運算放大器連接，根據試驗獲取的曲線參數對放大後的電信號進行分析、修正和換算，存儲獲取的一條數量濃度-PM2.5質量濃度的轉換曲線的參數以及一條溼度修正曲線參數； 顯示屏，與所述微控制器連接，用於顯示所述微控制器的輸出結果；以及 為系統供電的供電系統。
2.如權利要求1所述的PM2.5濃度檢測系統，其特徵在於，所述系統還包括: 與所述微控制器連接的按鍵。
3.如權利要求1所述的PM2.5濃度檢測系統，其特徵在於，所述系統還包括: 與所述微控制器連接的系統時間單元。
4.如權利要求1所述的PM2.5濃度檢測系統，其特徵在於，所述系統還包括: 環境溫溼度檢測單元，與所述微控制器連接，用於為所述微控制器實時提供當前被測環境的溫度和溼度數據。
5.如權利要求1所述的PM2.5濃度檢測系統，其特徵在於，所述系統還包括: 與所述微控制器連接的數據存儲單元。
6.如權利要求1所述的PM2.5濃度檢測系統，其特徵在於，所述系統還包括: 與所述微控制器連接的數據傳輸接口。
7.如權利要求1所述的PM2.5濃度檢測系統，其特徵在於，所述系統還包括: 與所述微控制器連接的列印接口。
8.如權利要求1所述的PM2.5濃度檢測系統，其特徵在於，所述曲線為一條數量濃度-PM2.5質量濃度的轉換曲線，以及一條溼度修正曲線。
【文檔編號】G01N21/27GK203929618SQ201290000324
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年7月5日 優先權日:2012年7月5日
【發明者】佟崢 申請人:深圳市賽納威環境科技有限公司