装置还包括分光棱镜6、用于产生入射光401的激光器光源5、用于接 收反射光402的光电探测器7、用于计算反射光402的干设光强的光电检测器8,所述的光 源5发出的入射光401通过所述的分光棱镜6之后入射到第一反射镜10巧日第二反射将之 间的干设腔内，反射光402透过分光棱镜6后传输到所述的光电探测器7的表面，所述的光 电检测器8与所述的光电探测器7相连接，计算出反射光402的干设光强。在本实用新型 中，所述的光源5为半导体激光器，所述的光源5发出的光为单色光束，优选地，波长为0. 78 微米。
[0029] 所述的干设腔的初始光程差为入射光401的波长一半的整数倍，当第一电极层 303和第二电极层305连接交流驱动电压时，所述的形变层304发生形变，带动所述的谐振 板201发生振动，在谐振板201发生振动时，振动板的位移小于1/4的入射光401波长，当入 射光401从基板100进入干设腔后，发射光的发生多光束干设，反射光402的干设光强为：
.1:穿'重
[0030]
[0031] 其中，/。为入射光401强，足％镜面的反射率，7干设腔的光程差，i为入射光401 源的波长，当7干设腔的光程差为入射光401的波长一半的整数倍时，在理想情况下，所述 的反射光402的干设光强为0。
[0032] 当第一电极层303和第二电极层305连接交流驱动电压时，所述的形变层304发 生形变，使得整个支撑梁300向上弯曲，从而将谐振器200抬高，改变干设腔的光程差，谐振 板201发生的位移为A，A《1/4i，由公式（1)可求得此时反射光402的干设光强为：
[0033]
;三、
[0034] 当检测到的干设光强变化幅度最大时，谐振器200的谐振频率为驱动电压的驱动 频率，谐振器200的谐振频率用公式表示为：
[0035]
[0036] 其中，K为有效劲度系数，m为谐振板201的有效质量，当谐振板201的有效质量发 生变化的时候，谐振板201的谐振振动频率也发生变化，对公式（3)求一阶导数可得到谐振 频率变化与有效质量变化之间的关系：
[0037]
[0038] 因此得出聚集在谐振板201上的大气颗粒物的质量为：
[0039]
[0040] 从大气颗粒物的质量求出大气颗粒浓度。
[0041] 大气中的PM2. 5颗粒物在空气采样器的作用下聚集在谐振器200的上表面，谐振 器200的有效质量发生变化，导致谐振器200的谐振频率发生变化。通过公式（5)，根据谐 振频率的变化可W求出谐振器200有效质量的变化，计算出聚集在谐振器200表面的PM2. 5 颗粒物的质量，从而求出大气中的PM2. 5浓度。
[0042] W上对本实用新型做了详尽的描述，但本实用新型不限于上述的实施例。凡根据 本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种大气颗粒的检测装置，其特征在于：所述的检测装置包括基板、用于收集大气 颗粒物谐振板、设置在所述的基板上的第一反射镜、设置在所述的谐振板上的第二反射镜、 用于连接所述的基板与谐振板的支撑梁， 所述的第一反射镜和第二反射镜之间形成光束干涉腔，所述的支撑梁用于在交流驱 动电压的驱动下发生形变以使所述的谐振板振动，入射光依次通过第一反射镜和第二反射 镜，在第二反射镜表面发生反射，形成反射光。2. 根据权利要求1所述的一种大气颗粒的检测装置，其特征在于：所述的第一反射镜 和第二反射镜相互平行设置。3. 根据权利要求1所述的一种大气颗粒的检测装置，其特征在于：所述的干涉腔的初 始光程差为入射光的波长一半的整数倍。4. 根据权利要求1所述的一种大气颗粒的检测装置，其特征在于：所述的检测装置还 包括分光棱镜、用于产生入射光的光源、用于接收反射光的光电探测器，所述的光源发出的 入射光通过所述的分光棱镜之后入射到第一反射镜和第二反射镜之间的干涉腔内，反射光 透过分光棱镜后传输到所述的光电探测器的表面，测得反射光的干涉光强。5. 根据权利要求1所述的一种大气颗粒的检测装置，其特征在于：所述的第一反射镜 和第二反射镜均为多层介质反射膜，由氮化硅薄膜、二氧化硅薄膜和多晶硅薄膜组成。6. 根据权利要求1所述的一种大气颗粒的检测装置，其特征在于：所述的谐振板为二 氧化硅矩形板，所述的检测装置包括4个支撑梁，所述的支撑梁一端通过一支撑柱固定在 所述的基板上，另一端分别与所述的谐振板的四个顶点相连接。7. 根据权利要求6所述的一种大气颗粒的检测装置，其特征在于：所述的支撑梁包括 二氧化硅支撑层、用于连接交流驱动电源的第一电极层和第二电极层、设置在所述的第一 电极层和第二电极层之间的形变层，所述的形变层用于在交流驱动电压的驱动下发生形 变，以带动所述的谐振板发生振动。8. 根据权利要求7所述的一种大气颗粒的检测装置，其特征在于：所述的形变层为压 电陶瓷材料制成。
【专利摘要】<b>本实用新型公开了一种大气颗粒浓度的检测装置及检测方法，所述的检测装置包括基板、用于收集大气颗粒物谐振板、设置在所述的基板上的第一反射镜、设置在所述的谐振板上的第二反射镜、用于连接所述的基板与谐振板的支撑梁，所述的第一反射镜和第二反射镜之间形成光束干涉腔，所述的支撑梁用于在交流驱动电压的驱动下发生形变以使所述的谐振板振动，入射光依次通过第一反射镜和第二反射镜，在第二反射镜表面发生反射，形成反射光。本实用新型利用谐振板的谐振频率的变化求出聚集在谐振板上空气颗粒质量的变化，从而求出大气颗粒浓度。实现了</b><b>PM2.5</b><b>检测仪器的小型化，同时克服了现有技术中光散射法测量误差较大的缺点。</b>
【IPC分类】G01N5/00
【公开号】CN204944974
【申请号】CN201520769773
【发明人】孙吉勇, 梁凤飞, 唐红阳, 苏玉芳, 周大农
【申请人】江苏苏净集团有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月30日