一种目视观察空气中尘埃粒子浓度状态的激光光学装置的制作方法

本实用新型涉及光学领域，尤其涉及一种目视观察空气中尘埃粒子浓度状态的激光光学装置。

背景技术：

随着目前空气污染越来越引起社会的广泛关注，空气中悬浮尘埃粒子污染物检测装置(PM2.5传感器)得到迅速发展。该检测装置常应用于“空气净化器、霾表”等消费产品上。现有空气PM2.5传感器类型大多为尘埃粒子激光计数器，通过尘埃粒子对激光的米氏散射原理能定量检测出空气中PM2.5污染物浓度，以数据显示浓度指标，但是数据太抽象，让人很难直观感受到空气的污染程度，大多数人不太容易理解数字背后的意义。由于空气中PM2.5污染物粒径在微米级，肉眼也无法直接观察到；现有PM2.5传感器整个检测过程，以及最后的数据输出，显示于显示屏上，消费者只能通过数据抽象的理解空气污染程度，无法直观的观察到空气中PM2.5浓度状态；同时，现有PM2.5传感器受空气湿度、温度、软件算法等影响，输出的PM2.5浓度数据可能会与实际浓度不符。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种目视观察空气中尘埃粒子浓度状态的激光光学装置，能够快速、准确、直观检测观察到空气中尘埃粒子污染程度，结构简单，使用方便。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种目视观察空气中尘埃粒子浓度状态的激光光学装置，包括腔体、激光光源、准直透镜、聚光柱面透镜和观察目镜，所述腔体上开有进风口和出风口，观察目镜安装在腔体上；

所述腔体内设有进气的水平风道和倾斜通道，所述倾斜通道被隔板分隔为出气的倾斜风道和光学腔体，水平风道与倾斜风道呈45°夹角并在夹角处连通，倾斜风道位于水平风道下侧；所述光学腔体设置在水平风道和倾斜风道之间并与倾斜风道平行；

所述光学腔体内从下至上依次设置激光光源、准直透镜和聚光柱面透镜，所述激光光源中心、准直透镜中心、聚光柱面透镜中心位于光学腔体中心轴线上。

优选的，所述聚光柱面透镜的焦点位置位于光学腔体中心轴线与水平风道中心轴线的交点上。

优选的，所述观察目镜位于聚光柱面透镜的焦点正上方，观察目镜的中心轴线与光学腔体中心轴线呈45°夹角。

优选的，还包括光陷阱，所述光陷阱设置在腔体内的夹角连通处。

优选的，所述光陷阱与腔体为一体制造。

优选的，所述激光光源、准直透镜、聚光柱面透镜组合为激光模组；所述光学腔体上开有激光模组安装孔，激光模组安装在激光模组安装孔上；激光模组的下端位于倾斜风道内。

优选的，所述激光光源为激光二极管，波长为520nm，功率5～10mw。

优选的，所述准直透镜为非球面双凸透镜。

优选的，所述聚光柱面透镜为非球面平凸透镜。

优选的，所述观察目镜为双凸透镜，表面镀增透膜。

本实用新型以尘埃粒子对激光的米氏散射原理为基础，通过本实用新型，能直接用肉眼观察到尘埃粒子的散射光，散射光越多，空气中PM2.5浓度越高，从而直观的感受到空气中PM2.5的浓度状态。且本实用新型不受空气温度、湿度的影响，观察效果稳定、快速、准确。通过本实用新型，人眼能够快速、准确、直观的观察到空气中尘埃粒子的污染程度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为聚光透镜组聚光示意图；

图3为空气尘埃粒子对激光散射、目镜收集散射光示意图；

图4为光陷阱示意图。

图中：1-激光光源、2-准直透镜、3-聚光柱面透镜、4-光学腔体中心轴线、5-观察目镜、6-进风口、7-出风口、8-光陷阱、9-倾斜风道、10-水平风道、11-观察目镜中心轴线、12-腔体、13-光学腔体、14-尘埃粒子、15-激光、16-散射光、17-隔板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，一种目视观察空气中尘埃粒子浓度状态的激光光学装置，包括腔体12、激光光源1、准直透镜2、聚光柱面透镜3和观察目镜5，所述腔体12上开有进风口6和出风口7，观察目镜5安装在腔体12上；所述腔体12内设有进气的水平风道10和倾斜通道，所述倾斜通道被隔板分隔为出气的倾斜风道9和光学腔体13，水平风道10与倾斜风道9呈45°夹角并在夹角处连通，倾斜风道9位于水平风道10下侧；所述光学腔体13设置在水平风道10和倾斜风道9之间并与倾斜风道9平行；所述光学腔体13内从下至上依次设置激光光源1、准直透镜2和聚光柱面透镜3，所述激光光源1中心、准直透镜2中心、聚光柱面透镜3中心位于光学腔体中心轴线4上。

空气通过送风设备经进风口进入腔体12的水平风道10，然后从出风口7流出；激光光源1发出的激光15通过准直透镜2和聚光柱面透镜3聚焦在水平风道内，准直透镜2可将发散的激光汇聚成均匀的平行光，聚光柱面透镜3可将均匀的平行激光汇聚成窄带束腰光束，使光线宽度不变的情况下更密集，利于尘埃粒子14散激光；空气中的尘埃粒子14对聚焦的激光15进行散射，人可以通过观察目镜5直观地观察尘埃粒子14的散射光16，散射光16越多，空气中PM2.5浓度越高，从而直观的感受到到空气中PM2.5的浓度状态。

实施例2

如图1-3所示，本实施例与实施例1相比，其不同之处仅在于：所述聚光柱面透镜3的焦点位置位于光学腔体中心轴线4与水平风道10中心轴线的交点上；所述观察目镜5位于聚光柱面透镜3的焦点正上方，观察目镜5的中心轴线与光学腔体中心轴线4呈45°夹角。

空气沿水平风道10的轴线流经聚光柱面镜3焦点位置，光学腔体中心轴线4与水平风道10轴线呈135°夹角，两轴线相交于聚光柱面透镜3焦点位置。观察目镜5位于聚光柱面透镜3焦点上方，观察目镜中心轴线11与光学腔体中心轴线4呈45°夹角，两轴线相交于聚光柱面透镜3焦点位置。窄带束腰光束在沿观察目镜中心轴线11方向上具有一定宽度，在垂直图示方向上束腰。空气流过窄带束腰光束照射范围时，空气中尘埃粒子14对激光15产生散射，散射光16经观察目镜5收集放大后，人眼便可清晰的可观察到；随着尘埃粒子14浓度上升，散射光越多越密集。可以利于尘埃粒子14散激光，同时空气中的尘埃粒子14对聚焦的激光15进行散射，人可以更加方便的使用观察目镜5直观地观察尘埃粒子14的散射光16。

实施例3

如图1-4所示，本实施例与实施例1相比，其不同之处仅在于：在腔体12内的夹角连通处设置光陷阱8，光陷阱8内壁对激光15进行反射吸收，同时限制激光15反射方向，避免激光15反射回目镜观察腔后对尘埃粒子14散射光16产生干扰。腔体12与光陷阱8为一体设计，便于空气将激光照射装置内壁时产生的热量带走，同时也方便腔体与光陷阱的自散热。

实施例4

如图1-3所示，本实施例与实施例1相比，其不同之处仅在于：所述激光光源1、准直透镜2、聚光柱面透镜3组合为激光模组；所述光学腔体13上开有激光模组安装孔，激光模组安装在激光模组安装孔上；激光模组的下端位于倾斜风道9内。将激光光源1、准直透镜2、聚光柱面透镜3组合为一个整体的激光模组，能够保证所述激光光源1、准直透镜2和聚光柱面透镜3的光学效果，同时便于安装，在腔体上开有激光模组安装孔，使激光模组的下端位于倾斜风道9内，便于空气流出时将激光模组中激光光源1工作时产生的热量带走，冷却激光光源1。

优选的，所述激光光源1为激光二极管，波长为520nm，功率5～10mw。

优选的，所述准直透镜2为非球面双凸透镜。

优选的，所述聚光柱面透镜3为非球面平凸透镜。

优选的，所述观察目镜5为双凸透镜，表面镀增透膜。

本实用新型以尘埃粒子对激光的米氏散射原理为基础，通过本实用新型，消费者能直接用肉眼观察到尘埃粒子的散射光，散射光越多，空气中PM2.5浓度越高，从而直观的感受到空气中PM2.5的浓度状态。且本实用新型不受空气温度、湿度的影响，观察效果稳定、快速、准确。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。