一种空气颗粒物粒子数检测装置制造方法
【专利摘要】一种空气颗粒物粒子数检测装置，包括粉尘数据采集单元和上位机计算单元，所述粉尘数据采集单元包括单片机控制器和至少三个粉尘传感器，所述粉尘传感器为采用光散射法测量空气颗粒物粒子数的传感器，至少三个粉尘传感器所测量的颗粒物尺寸大小属于不同等级，至少三个粉尘传感器均与所述单片机控制器连接，所述单片机控制器通过串口与所述上位机计算单元。本实用新型基于粉尘传感器技术、微控制器技术和计算机技术、测量精度较高、实用性良好。
【专利说明】一种空气颗粒物粒子数检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于空气颗粒物粒子数检测技术，尤其涉及一种空气颗粒物粒子数检测装置。
技术背景
[0002]随着我国工业化和城镇化进程的迅速发展，各类空气颗粒物的排放问题日显突出。特别是，以PM2.5为代表的空气颗粒物，由于其对人们身体健康的不可忽视的影响，目前引起社会各界的强烈关注。
[0003]空气颗粒物粒子检测技术是监测空气中各类颗粒物含量及其比例的基础核心技术。通常包括滤膜重量法、β射线吸收法、微量振荡天平法和光散射法等技术手段。其中，光散射法是通过测量颗粒物受光照射后散射的光信号大小来测量颗粒物的粒子数或者质量浓度的检测方法。然而，由于受到颗粒物的化学组成、形状、比重、粒径分布和环境参数等诸多因素的影响，光散射法测量数据的不确定度较高，且易出现异常数据。因此，设计新型的基于光散射法传感器技术的空气颗粒物粒子数检测装置对于促进光散射法在空气颗粒物粒子检测技术中的应用具有较强的实际应用价值。
【发明内容】
[0004]为了克服现有的空气颗粒物粒子检测方式的测量精度较低、实用性较差的不足，本实用新型提出一种基于粉尘传感器技术、微控制器技术和计算机技术、测量精度较高、实用性良好的空气颗粒物粒子数检测装置。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]一种空气颗粒物粒子数检测装置，包括粉尘数据采集单元和上位机计算单元，所述粉尘数据采集单元包括单片机控制器和至少三个粉尘传感器，所述粉尘传感器为采用光散射法测量空气颗粒物粒子数的传感器，至少三个粉尘传感器所测量的颗粒物尺寸大小属于不同等级，至少三个粉尘传感器均与所述单片机控制器连接，所述单片机控制器通过串口与所述上位机计算单元连接。
[0007]进一步，所述粉尘传感器与灵敏度调节电路连接。粉尘传感器的测量周期为30秒，所测量的颗粒物尺寸大小由灵敏度调节电路决定。灵敏度调节电路由若干个精密可调电阻器组成。
[0008]再进一步,所述单片机控制器为Arduino单片机系统,所述Arduino单片机系统以ATmega328单片机为核心，配置电源、时钟和USB 口附属电路。Arduino单片机系统通过脉宽调制(PWM)的方式读取粉尘传感器的采样值。
[0009]所述上位机计算单元由便携式电脑和运行于便携式电路操作系统上的应用程序组成。通过统计和计算来自粉尘传感器的数据，应用程序可以计算出当前条件下的空气颗粒物粒子数和粒子浓度。
[0010]本实用新型的突出优势在于:1)通过配置若干个可测量不同颗粒物尺寸的粉尘传感器，可以在同一时间测量得到同一空间内的不同尺寸的颗粒物粒子数。这样可以更精确地统计不同尺寸的颗粒物含量和比例，提高检测装置的测量精度。2)通过灵敏度调节电路，可灵活改变粉尘传感器的有效测量对象，这样便于根据用户所在地的实际情况优化装置的测量性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是一种空气颗粒物粒子数检测装置结构图。
[0012]图2是粉尘数据采集单元结构图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0014]参照图1和图2，一种空气颗粒物粒子数检测装置，包括粉尘数据采集单元和上位机计算单元，所述粉尘数据采集单元包括单片机控制器和至少三个粉尘传感器，所述粉尘传感器为采用光散射法测量空气颗粒物粒子数的传感器，至少三个粉尘传感器所测量的颗粒物尺寸大小属于不同等级，至少三个粉尘传感器均与所述单片机控制器连接，所述单片机控制器通过串口与所述上位机计算单元连接。
[0015]进一步，所述粉尘传感器与灵敏度调节电路连接。粉尘传感器的测量周期为30秒，所测量的颗粒物尺寸大小由灵敏度调节电路决定。灵敏度调节电路由若干个精密可调电阻器组成。
[0016]再进一步,所述单片机控制器为Arduino单片机系统,所述Arduino单片机系统以ATmega328单片机为核心，配置电源、时钟和USB 口附属电路。Arduino单片机系统通过脉宽调制(PWM)的方式读取粉尘传感器的采样值。
[0017]所述上位机计算单元由便携式电脑和运行于便携式电路操作系统上的应用程序组成。通过统计和计算来自粉尘传感器的数据，应用程序可以计算出当前条件下的空气颗粒物粒子数和粒子浓度。
[0018]本实施例中，粉尘数据采集单元负责对检测区域内的不同尺寸等级颗粒物粒子数进行测量，并通过串口将数据传输至上位机计算单元。在接收到来自粉尘数据采集单元的数据后，上位机计算单元将按照特定的算法消除异常数据，并计算不同尺寸的颗粒物的具体含量和比例。
[0019]实施例:如图2所示，粉尘数据采集单元内配置4个粉尘传感器和配套的灵敏度调节电路。通过调整灵敏度调节电路，粉尘传感器A用于检测颗粒物尺寸大于等于100微米的粒子数，用Na表示；粉尘传感器B用于检测颗粒物尺寸大于等于10微米(即PMltl)的粒子数，用Nb表示；粉尘传感器C用于检测颗粒物尺寸大于等于2.5微米(即PM2.5)的粒子数，用N。表示；粉尘传感器D用于检测颗粒物尺寸大于等于I微米的粒子数，用Nd表示。粉尘传感器A、B、C、D的检测周期均为30秒。粉尘传感器A、B、C、D的采样空间均为283毫升。Arduino单片机系统通过脉宽调制(PWM)的方式读取粉尘传感器的采样值，并将NA、NB、Nc和Nd通过串口传输至上位机计算单元。在每个计算周期内，上位机计算单元应用程序首先比较NA、NB、NjPND。正常数据判断条件为:Na〈Nb〈Nc〈Nd。如果出现其他数据，则视为异常数据，不做处理。接下来，PM10粒子数=Nc-Nb ;PM2.5粒子数=Nd-N。。最后，PM10粒子浓度=(Nc-Nb)/283晕升；PM2.5粒子浓度=(ND-N。)/283晕升。上位机计算单兀应用程序将会每隔30秒更新一次PMltl粒子浓度和PM2.5粒子浓度。
[0020]本实施例所述内容仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段而不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
【权利要求】
1.一种空气颗粒物粒子数检测装置，其特征在于:包括粉尘数据采集单元和上位机计算单元，所述粉尘数据采集单元包括单片机控制器和至少三个粉尘传感器，所述粉尘传感器为采用光散射法测量空气颗粒物粒子数的传感器，至少三个粉尘传感器所测量的颗粒物尺寸大小属于不同等级，至少三个粉尘传感器均与所述单片机控制器连接，所述单片机控制器通过串口与所述上位机计算单元连接。
2.如权利要求1所述的空气颗粒物粒子数检测装置，其特征在于:所述粉尘传感器与灵敏度调节电路连接。
3.如权利要求1或2所述的空气颗粒物粒子数检测装置，其特征在于:所述单片机控制器为Arduino单片机系统,所述Arduino单片机系统以ATmega328单片机为核心,配置电源、时钟和USB 口附属电路。
【文档编号】G01N15/06GK204044032SQ201420316552
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王荀, 何宏伟, 苏学磊, 付明磊 申请人:浙江工业大学