空气污染物浓度检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种空气污染物浓度检测装置，属于光学技术领域。该装置包括：壳体以及在壳体内依次间隔设置的检测信号发射组件、信号反射组件和检测信号接收组件；该检测信号发射组件，用于向信号反射组件发射检测信号；该信号反射组件，用于将接收到的检测信号反射至检测信号接收组件；检测信号接收组件用于接收信号反射组件反射的检测信号，并根据接收到的该反射的检测信号确定空气污染物的浓度。本发明通过信号反射组件改变了检测信号的传输路径，实现了在保证空气污染物浓度的检测精度的前提下，减小空气污染物浓度检测装置所占空间的效果，解决了相关技术中检测装置占用空间较大的问题。本发明用于检测空气污染物浓度。
【专利说明】
空气污染物浓度检测装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种空气污染物浓度检测装置。
【背景技术】
[0002] 随着工业化的快速发展，空气中的二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染物 的浓度也随之增高。对空气中污染物浓度进行实时检测，可以及时获取当前的空气污染程 度，为人们的日常活动及出行提供指导。
[0003] 相关技术中，空气污染物浓度的检测方法主要为称重法，采用称重法进行检测时 所需要的检测装置主要包括采样器、过滤腔室、滤膜以及称重组件等。在检测时，需要通过 采样器抽取定量的空气，并将该空气输送至过滤腔室内，然后通过设置在过滤腔室内的滤 膜对抽取的空气进行过滤，将污染物截留在滤膜上，最后根据过滤前后滤膜的质量差以及 所抽取的空气的体积，即可计算出空气中污染物的浓度。
[0004] 但是，相关技术中的检测装置为了保证滤膜与空气污染物的有效接触，提高污染 物浓度的检测精度，过滤腔室和滤膜的体积一般较大，使得检测装置占用空间较大，使用灵 活性较低。
【发明内容】
[0005] 为了解决相关技术中检测装置占用空间较大，使用灵活性较低的问题，本发明提 供了一种空气污染物浓度检测装置。所述技术方案如下：
[0006] 本发明提供了一种空气污染物浓度检测装置，所述装置包括：
[0007] 壳体以及在所述壳体内依次间隔设置的检测信号发射组件、信号反射组件和检测 信号接收组件；
[0008] 所述检测信号发射组件，用于向所述信号反射组件发射检测信号；
[0009] 所述信号反射组件，用于将接收到的所述检测信号反射至所述检测信号接收组 件；
[0010] 所述检测信号接收组件用于接收所述信号反射组件反射的检测信号，并根据接收 到的所述反射的检测信号确定空气污染物的浓度。
[0011] 可选的，所述壳体的形状与所述检测信号的传输路径匹配。
[0012] 可选的，所述检测信号发射组件包括：
[0013] 激光源和斩光器；
[0014] 所述激光源用于向所述斩光器发射预设频率的单色光；
[0015] 所述斩光器用于将所述单色光调制成交变光，并向所述信号反射组件发射所述交 变光。
[0016] 可选的，所述信号反射组件为反光镜，所述反光镜用于将所述交变光反射至所述 检测信号接收组件，所述交变光在传输的过程中，能够与空气污染物发生反应并产生光声 信号。
[0017]可选的，所述检测信号接收组件包括：
[0018 ]光声信号米集器、放大电路以及模拟数字AD转换电路；
[0019] 所述光声信号采集器与所述放大电路连接，所述光声信号采集器用于采集光声信 号，并将采集到的所述光声信号发送至所述放大电路；
[0020] 所述放大电路与所述AD转换电路连接，所述放大电路用于放大所述光声信号，并 将放大后的所述光声信号发送至所述AD转换电路；
[0021] 所述AD转换电路用于将放大后的所述光声信号转换为数字信号，并检测所述数字 信号的电压，根据预设的电压与污染物浓度的对应关系，将所述数字信号的电压所对应的 污染物浓度确定为空气污染物的浓度。
[0022] 可选的，所述壳体上设置有至少一个通孔，所述通孔用于将所述壳体的内腔与外 界连通。
[0023] 可选的，所述壳体内，所述检测信号发射组件和所述检测信号接收组件之间设置 有空气容纳腔室，所述空气容纳腔室通过所述至少一个通孔与外界连通；
[0024] 所述信号反射组件的反射面位于所述空气容纳腔室内，所述空气容纳腔室靠近所 述检测信号发射组件的一侧设置有入射孔，所述空气容纳腔室靠近所述检测信号接收组件 的一侧设置有出射孔，所述检测信号发射组件能够通过所述入射孔将所述检测信号发射至 所述信号反射组件，所述信号反射组件能够通过所述出射孔将接收到的所述检测信号反射 至所述检测信号接收组件。
[0025]可选的，所述装置还包括:提示组件；
[0026] 所述提示组件与所述检测信号接收组件连接，所述提示组件用于向用户提示所述 检测信号接收组件所确定的空气污染物的浓度。
[0027] 可选的，所述装置还包括:通信组件；
[0028] 所述通信组件与所述检测信号接收组件连接，用于将所述检测信号接收组件所确 定的空气污染物的浓度发送至终端。
[0029] 可选的，所述装置还包括:开关组件；
[0030] 所述开关组件与所述检测信号发射组件连接，用于控制所述检测信号发射组件发 出检测信号。
[0031]可选的，所述检测信号的发射方向与所述信号反射组件的反射面的夹角为45度， 所述检测信号接收组件的信号接收方向与所述信号反射组件的反射面的夹角为45度。
[0032] 可选的，所述壳体的形状为倒V形;所述壳体上设置有用于连接挂绳的过孔。
[0033] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0034] 本发明提供了一种空气污染物浓度检测装置，该装置中除了包括检测信号发射组 件和检测信号接收组件，还包括信号反射组件，该信号反射组件能够将接收到的检测信号 反射至检测信号接收组件，从而延长了该检测信号的传输路径，保证了检测信号与空气污 染物的有效接触，实现了在保证空气污染物浓度的检测精度的前提下，减小空气污染物浓 度检测装置所占空间的效果，提高了空气污染物浓度检测装置的使用灵活性。
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 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发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0036] 图1是本发明实施例提供的一种空气污染物浓度检测装置的结构示意图；
[0037] 图2是本发明实施例提供的另一种空气污染物浓度检测装置的结构示意图；
[0038] 图3是本发明实施例提供的又一种空气污染物浓度检测装置的结构示意图；
[0039] 图4是本发明实施例提供的再一种空气污染物浓度检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0041] 图1是本发明实施例提供的一种空气污染物浓度检测装置的结构示意图，参见图 1，该装置可以包括:壳体10以及在该壳体10内依次间隔设置的检测信号发射组件20、信号 反射组件30和检测信号接收组件40。
[0042]该检测信号发射组件20,用于向该信号反射组件30发射检测信号；该信号反射组 件30,用于将接收到的该检测信号反射至该检测信号接收组件40;该检测信号接收组件40 用于接收该信号反射组件30反射的检测信号，并根据接收到的该反射的检测信号确定空气 污染物的浓度。
[0043] 综上所述，本发明实施例提供了一种空气污染物浓度检测装置，该装置中除了包 括检测信号发射组件和检测信号接收组件，还包括信号反射组件，该信号反射组件能够将 接收到的检测信号反射至检测信号接收组件，从而延长了该检测信号的传输路径，保证了 检测信号与空气污染物的有效接触，实现了在保证空气污染物浓度的检测精度的前提下， 减小空气污染物浓度检测装置所占空间的效果，提高了空气污染物浓度检测装置的使用灵 活性。
[0044] 需要说明的是，在本发明实施例中，该壳体为非完全密封的，空气可以通过壳体上 的缝隙或者孔隙等进入到壳体内部，从而实现壳体与外界的连通，以保证外界空气能够进 入到该壳体的内部。
[0045] 可选的，该壳体10的形状可以与检测信号的传输路径匹配，例如，参考图1，该检测 信号经过信号反射组件30反射后，检测信号的传输路径为倒V形，因此该壳体10的形状也可 以为倒V形，使得该壳体内的空间能够被充分利用，避免壳体内空间的浪费，进一步减少了 该空气污染物浓度检测装置的体积。
[0046] 图2是本发明实施例提供的另一种空气污染物浓度检测装置的结构示意图，参考 图2,该壳体10上还可以设置有至少一个通孔101，例如，在图2所示的装置中，该壳体10上设 置有一个通孔101，该壳体10可以通过该通孔101与外界连通，以保证壳体内检测信号所接 触的空气的污染物浓度与外界相等，确保该空气污染物浓度检测装置的检测精度。
[0047] 需要说明的是，由于空气中的某些污染物可能会出现沉降现象，为了保证检测信 号与空气污染物的有效接触，可以使该至少一个通孔在壳体上的设置方位，在竖直方向上 高于该检测信号发射组件的设置方位。例如，在图2所示的装置中，可以将该通孔101设置在 壳体上与信号反射组件30对应的位置处。
[0048]还需要说明的是，在实际应用中，由于用户可以随身携带或者佩戴该空气污染物 浓度检测装置，为了避免检测信号对用户的身体健康造成影响，可以将该通孔设置在该壳 体远离用户身体的一侧，且可以将该通孔设置为喇叭状，即该通孔靠近壳体内部的一端的 孔径较小，靠近壳体外部的一端的孔径较大，从而可以有效避免壳体内检测信号的泄漏，保 证用户的身体健康不受该检测信号的影响。
[0049] 进一步的，如图2所示，该检测信号发射组件20可以包括:激光源201和斩光器202。 [0050] 该激光源201用于向该斩光器202发射预设频率的单色光；该斩光器202用于将该 单色光调制成交变光，并向该信号反射组件30发射该交变光。
[0051 ]在本发明实施例中，由于空气中的气体分子对红外波段的电磁波具有选择性吸收 的特征，因此可以采用红外激光源来发射波长在红外波段的单色光，并且考虑到整个检测 装置的便携性，该激光源可以采用微型激光源。斩光器202接收到该单色光后，可以将该连 续的单色光调制成交变光，交变光是指以一定周期断续发射的光，且该交变光的遮断时间 等于透光时间，在本发明实施例中，该交变光的频率可以为10赫兹(HZ)至15HZ。其中，该斩 光器202可以为电控式的风扇式轮叶，该斩光器可以通过单片机控制马达的电压占空比，进 而控制马达的转速，使得风扇式轮叶在一定转速下，将连续的单色光斩断成断续光。
[0052]可选的，参考图2,该信号反射组30可以为反光镜，该反光镜用于将该交变光反射 至检测信号接收组件40，该交变光在传输的过程中，能够与空气污染物发生反应并产生光 声信号。具体的，交变光照射到空气中的污染物上后，污染物能够吸收光能后，污染物分子 跃迀到激发态，跃迀后的污染物分子返回初始状态的过程，可以通过伴随发光的辐射跃迀 过程实现，也可以通过无辐射跃迀过程实现，其中无辐射跃迀过程中的振动和转动能量是 通过与其他分子碰撞并以热的形式散逸的。由于该交变光具有一定的频率，在污染物分子 的吸收点上就能够产生一个周期性的热分布，污染物分子的热量扩散至污染物分子的表 面，传导给周围的耦合气体，界层面的气体在壳体产生压力波动，从而形成光声信号。
[0053]需要说明的是，在本发明实施例中，该检测信号的发射方向与该信号反射组件30 的反射面的夹角可以为45度，该检测信号接收组件40的信号接收方向与该信号反射组件30 的反射面的夹角也为45度。当检测信号发射组件20与信号反射组件之间的垂直距离一定 时，检测信号的发射方向与该反射面的夹角越大，则检测信号的传输路径就越长，与空气污 染物接触会更充分，但该检测信号发射组件所占用的空间也会增加，因此综合考虑该检测 信号的传输路径和检测信号发射组件的占用空间，可以将该检测信号的发射方向与该信号 反射组件30的反射面的夹角设置为45度。
[0054]可选的，参考图2,该检测信号接收组件40可以包括:光声信号采集器401、放大电 路402以及模拟数字(英文:Anal〇g-t〇-Digital;简称:AD)转换电路403。
[0055]该光声信号采集器401与该放大电路402连接，该光声信号采集器401用于采集光 声信号，并将采集到的该光声信号发送至该放大电路402。
[0056]在本发明实施例中，该光声信号采集器401可以为麦克风，根据上述分析可知，检 测信号（即交变光）与空气污染物接触后，壳体内的气体可以产生压力波动，并形成光声信 号，该麦克风可以检测并采集该光声信号。由于该光声信号较为微弱，该光声信号采集器 401可以将采集到的光声信号发送至放大电路402进行放大。其中，该用作光声信号采集器 的麦克风可以为能够采集到光声信号的高灵敏度的麦克风，以保证该光声信号的有效采 集，确保空气污染物浓度检测装置的检测精度。
[0057] 该放大电路402与该AD转换电路403连接，该放大电路402用于放大该光声信号，并 将放大后的该光声信号发送至该AD转换电路403。该AD转换电路403用于将放大后的该光声 信号转换为数字信号，并检测该数字信号的电压，根据预设的电压与污染物浓度的对应关 系，将该数字信号的电压所对应的污染物浓度确定为空气污染物的浓度。
[0058]在实际应用中，该检测信号接收组件40中还可以包括与该AD转换电路403连接的 灵敏电压表，AD转换电路403将光声信号转换为电信号后，可以通过该灵敏电压表检测该电 信号的电压值。
[0059] 该检测信号接收组件中还可以存储有预设的电压与污染物浓度的对应关系，该预 设的电压与污染物浓度的对应关系可以是根据经验值设置的。例如，可以在不同空气污染 物浓度的环境下，使用该空气污染物浓度检测装置分别检测光声信号的电压值，然后根据 已知的空气污染物浓度和实际检测到的电压值，模拟该空气污染物浓度与电压值之间的关 系，进而可以确定不同电压值所对应的空气污染物浓度。示例的，检测信号接收组件中存储 的部分电压值与空气污染浓度的对应关系可以如表1所示，其中，电压值为〇. 1伏特(V)所对 应的空气污染物浓度可以为100微克每立方米，电压值为0.2V所对应的空气污染物浓度可 以为1500微克每立方米。
[0060] 表 1
[0062]图3是本发明实施例提供的又一种空气污染物浓度检测装置的结构示意图，如图3 所示，该空气污染物浓度检测装置的壳体10内，该检测信号发射组件20和该检测信号接收 组件40之间设置有空气容纳腔室103,该空气容纳腔室103通过至少一个通孔101与外界连 通，示例的，在图3所示的装置中，该壳体10上设置有一个通孔101，外界空气可以通过该通 孔101进入到空气容纳腔室103内。
[0063]该信号反射组件30的反射面位于该空气容纳腔室103内，该空气容纳腔室103靠近 该检测信号发射组件20的一侧设置有入射孔，该空气容纳腔室103靠近该检测信号接收组 件40的一侧设置有出射孔，该检测信号发射组件20能够通过该入射孔将该检测信号发射至 该信号反射组件30，该信号反射组件30能够通过该出射孔将接收到的该检测信号反射至该 检测信号接收组件40。通过在该空气容纳腔室上设置入射孔和出射孔，可以避免空气容纳 腔室的外壁对该检测信号的传输造成阻挡，降低该检测信号受到的干扰，保证检测信号能 够有效发射至信号反射组件，并保证该检测信号接收组件能够有效接收到与空气污染物反 应后的检测信号，确保该空气污染物浓度检测装置的检测精度。
[0064]检测信号在该空气容纳腔室103中传输的过程中，可以与该空气容纳腔室103内的 空气污染物发生反应并生成光声信号，该光声信号可以通过该出射孔传输至检测信号接收 组件。由于该空气容纳腔室103通过通孔101与外界连通，该空气容纳腔室103内的空气成分 及空气污染物浓度与外界空气应该是相同的，因此如图3所示的空气污染物浓度检测装置 可以保证检测信号与外界空气的有效接触，从而保证了空气污染浓度的检测精度，并且通 过在壳体内设置用于容纳外界空气的空气容纳腔室，可以减少检测信号发射组件和检测信 号接收组件与外界空气的接触，避免空气中的污染物对检测信号发射组件和检测信号接收 组件造成损害，延长了该空气污染物浓度检测装置的使用寿命。
[0065] 进一步的，参考图2,该装置还可以包括:提示组件50。
[0066]该提示组件50与该检测信号接收组件40连接，用于向用户提示该检测信号接收组 件40所确定的空气污染物的浓度，例如，该提示组件50可以为显示屏，当检测信号接收组件 40确定空气污染物的浓度后，可以通过该显示屏显示当前空气污染物的浓度。此外，该提示 组件50还可以为语音播放组件，通过该语音播放组件，能够实时播报检测到的空气空气污 染物浓度。
[0067]需要说明的是，该提示组件中还可以存储有空气污染物浓度与防护措施的对应关 系，因此当该提示组件从检测信号接收组件中获取到当前的空气污染物浓度后，还可以根 据该对应关系，确定在当前空气污染的程度下，用户可以采取的防护措施，并向用户提示该 防护措施，例如，当空气污染物浓度为200微克每立方米时，该提示组件可以提醒用户减少 外出；当空气污染物浓度为150微克每立方米时，该提示组件可以提醒用户佩戴防雾霾口 罩。
[0068] 可选的，如图2所示，该装置还可以包括:通信组件60。
[0069]该通信组件60与该检测信号接收组件30连接，用于将该检测信号接收组件所确定 的空气污染物的浓度实时发送至终端。该通信组件60可以为蓝牙模块或无线保真（英文： Wireless Fidelity;简称:Wi-Fi)模块等，通过该通信组件将空气污染物浓度实时发送至 终端后，可以由该终端向用户提示当前空气污染的程度以及用户可以采取的防护措施。
[0070] 进一步的，参考图2,该装置还可以包括:开关组件70,该开关组件70与该检测信号 发射组件20连接，用于控制该检测信号发射组件20发出检测信号。用户通过该开关70可以 控制检测信号发射组件20的工作状态，当需要检测空气污染物浓度时，再通过开关组件启 动该检测信号发射组件，提高了该空气污染物浓度检测装置的可控性和使用灵活性。
[0071] 可选的，参考图2,该壳体10上还可以设置有用于连接挂绳的过孔102,以便用户随 身携带该空气污染物浓度检测装置，进一步提高了该空气污染物浓度检测装置的便携性。
[0072] 需要说明的是，在实际应用中，该空气污染物浓度检测装置的壳体的形状还可以 为如图4所示的心形，或者还可以为η形等，本发明实施例对此不做限定。
[0073] 综上所述，本发明实施例提供了一种空气污染物浓度检测装置，该装置中除了包 括检测信号发射组件和检测信号接收组件，还包括信号反射组件，该信号反射组件能够将 接收到的检测信号反射至检测信号接收组件，从而延长了该检测信号的传输路径，保证了 检测信号与空气污染物的有效接触，实现了在保证空气污染物浓度的检测精度的前提下， 减小空气污染物浓度检测装置所占空间的效果，提高了空气污染物浓度检测装置的使用灵 活性。
[0074] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种空气污染物浓度检测装置，其特征在于，所述装置包括： 壳体以及在所述壳体内依次间隔设置的检测信号发射组件、信号反射组件和检测信号 接收组件； 所述检测信号发射组件，用于向所述信号反射组件发射检测信号； 所述信号反射组件，用于将接收到的所述检测信号反射至所述检测信号接收组件； 所述检测信号接收组件用于接收所述信号反射组件反射的检测信号，并根据接收到的 所述反射的检测信号确定空气污染物的浓度。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述壳体的形状与所述检测信号的传输路径匹配。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测信号发射组件包括： 激光源和斩光器； 所述激光源用于向所述斩光器发射预设频率的单色光； 所述斩光器用于将所述单色光调制成交变光，并向所述信号反射组件发射所述交变 光。4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于， 所述信号反射组件为反光镜，所述反光镜用于将所述交变光反射至所述检测信号接收 组件，所述交变光在传输的过程中，能够与空气污染物发生反应并产生光声信号。5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述检测信号接收组件包括： 光声信号采集器、放大电路以及模拟数字AD转换电路； 所述光声信号采集器与所述放大电路连接，所述光声信号采集器用于采集光声信号， 并将采集到的所述光声信号发送至所述放大电路； 所述放大电路与所述AD转换电路连接，所述放大电路用于放大所述光声信号，并将放 大后的所述光声信号发送至所述AD转换电路； 所述AD转换电路用于将放大后的所述光声信号转换为数字信号，并检测所述数字信号 的电压，根据预设的电压与污染物浓度的对应关系，将所述数字信号的电压所对应的污染 物浓度确定为空气污染物的浓度。6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述壳体上设置有至少一个通孔，所述壳体通过所述至少一个通孔与外界连通。7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于， 所述壳体内，所述检测信号发射组件和所述检测信号接收组件之间设置有空气容纳腔 室，所述空气容纳腔室通过所述至少一个通孔与外界连通； 所述信号反射组件的反射面位于所述空气容纳腔室内，所述空气容纳腔室靠近所述检 测信号发射组件的一侧设置有入射孔，所述空气容纳腔室靠近所述检测信号接收组件的一 侧设置有出射孔，所述检测信号发射组件能够通过所述入射孔将所述检测信号发射至所述 信号反射组件，所述信号反射组件能够通过所述出射孔将接收到的所述检测信号反射至所 述检测信号接收组件。8. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 提示组件； 所述提示组件与所述检测信号接收组件连接，所述提示组件用于向用户提示所述检测 信号接收组件所确定的空气污染物的浓度。9. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 通信组件； 所述通信组件与所述检测信号接收组件连接，用于将所述检测信号接收组件所确定的 空气污染物的浓度发送至终端。10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 开关组件； 所述开关组件与所述检测信号发射组件连接，用于控制所述检测信号发射组件发出检 测信号。11. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述检测信号的发射方向与所述信号反射组件的反射面的夹角为45度，所述检测信号 接收组件的信号接收方向与所述信号反射组件的反射面的夹角为45度。12. 根据权利要求1至11任一所述的装置，其特征在于， 所述壳体的形状为倒V形； 所述壳体上设置有用于连接挂绳的过孔。
【文档编号】G01N21/17GK105866036SQ201610244684
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】李文波, 王志良
【申请人】京东方科技集团股份有限公司