揭秘粉塵濃度探測(cè)器的光學(xué)感知奧秘

揭秘粉塵濃度探測(cè)器的光學(xué)感知奧秘

粉塵濃度探測(cè)器是一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中懸浮顆粒物濃度的精密儀器，其工作原理基于光學(xué)、電學(xué)或輻射學(xué)原理，結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)。以下從技術(shù)原理、核心部件、工作流程及實(shí)際應(yīng)用等角度，系統(tǒng)解析其工作過(guò)程。  

一、技術(shù)原理分類(lèi)  

粉塵濃度探測(cè)器的核心技術(shù)主要分為以下四類(lèi)：  

激光散射法?  

通過(guò)激光二極管發(fā)射光束，當(dāng)含塵氣流通過(guò)光路時(shí)，顆粒物對(duì)光產(chǎn)生散射效應(yīng)。光電探測(cè)器接收散射光信號(hào)，結(jié)合米氏散射理論計(jì)算顆粒物濃度。此方法靈敏度高（可檢測(cè)0.001mg/m³），適用于PM2.5、PM10等多粒徑監(jiān)測(cè)。  

紅外反射法?  

利用紅外光在粉塵顆粒表面的反射特性，通過(guò)光電晶體管接收反射光強(qiáng)度。反射光強(qiáng)與粉塵濃度成正比，適用于快速檢測(cè)0.8μm以上顆粒物，常見(jiàn)于低成本空氣凈化設(shè)備。  

β射線(xiàn)吸收法?  

放射源發(fā)射β射線(xiàn)穿過(guò)粉塵層，根據(jù)射線(xiàn)衰減程度計(jì)算質(zhì)量濃度。該方法精度高（±1%），但需定期更換放射源，多用于工業(yè)煙道在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。  

摩擦靜電法?  

通過(guò)檢測(cè)粉塵顆粒與探頭間的電荷感應(yīng)信號(hào)，結(jié)合動(dòng)態(tài)電荷分析實(shí)現(xiàn)濃度測(cè)量。適用于導(dǎo)電性粉塵環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)。  
 

二、核心工作流程  

以激光散射型探測(cè)器為例，其工作流程可分為以下步驟：  

采樣與預(yù)處理?  

氣路系統(tǒng)：內(nèi)置微型真空泵或直流無(wú)刷泵，以恒定流量（如1.7L/min）吸入環(huán)境空氣。  

除濕加熱：采樣管路集成10W加熱模塊，消除高濕度環(huán)境下的水汽干擾，確保氣體干燥。  

顆粒切割：可選配PM2.5旋風(fēng)分離器，過(guò)濾超粒徑顆粒，提升檢測(cè)精度。  

光學(xué)檢測(cè)?  

激光激發(fā)：650nm波長(zhǎng)激光通過(guò)透鏡組形成薄層光源，覆蓋檢測(cè)腔截面。  

散射捕獲：90°方向布置光電探測(cè)器，接收顆粒散射光信號(hào)，動(dòng)態(tài)范圍覆蓋0.001-100mg/m³。  

信號(hào)處理與輸出?  

模數(shù)轉(zhuǎn)換：將光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)MCU芯片進(jìn)行濾波、放大及算法處理。  

濃度計(jì)算：基于標(biāo)定系數(shù)（如亞利桑那試驗(yàn)粉塵）換算質(zhì)量濃度，支持4-20mA/RS485輸出。  

閾值報(bào)警：內(nèi)置比較器，超設(shè)定閾值時(shí)觸發(fā)聲光報(bào)警，并聯(lián)動(dòng)噴淋系統(tǒng)。