一種空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置，包括粉塵數(shù)據(jù)采集單元和上位機計算單元，所述粉塵數(shù)據(jù)采集單元包括單片機控制器和至少三個粉塵傳感器，所述粉塵傳感器為采用光散射法測量空氣顆粒物粒子數(shù)的傳感器，至少三個粉塵傳感器所測量的顆粒物尺寸大小屬于不同等級，至少三個粉塵傳感器均與所述單片機控制器連接，所述單片機控制器通過串口與所述上位機計算單元。本實用新型基于粉塵傳感器技術(shù)、微控制器技術(shù)和計算機技術(shù)、測量精度較高、實用性良好。
【專利說明】一種空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于空氣顆粒物粒子數(shù)檢測技術(shù)，尤其涉及一種空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置。
技術(shù)背景
[0002]隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的迅速發(fā)展，各類空氣顆粒物的排放問題日顯突出。特別是，以PM2.5為代表的空氣顆粒物，由于其對人們身體健康的不可忽視的影響，目前引起社會各界的強烈關(guān)注。
[0003]空氣顆粒物粒子檢測技術(shù)是監(jiān)測空氣中各類顆粒物含量及其比例的基礎核心技術(shù)。通常包括濾膜重量法、β射線吸收法、微量振蕩天平法和光散射法等技術(shù)手段。其中，光散射法是通過測量顆粒物受光照射后散射的光信號大小來測量顆粒物的粒子數(shù)或者質(zhì)量濃度的檢測方法。然而，由于受到顆粒物的化學組成、形狀、比重、粒徑分布和環(huán)境參數(shù)等諸多因素的影響，光散射法測量數(shù)據(jù)的不確定度較高，且易出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。因此，設計新型的基于光散射法傳感器技術(shù)的空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置對于促進光散射法在空氣顆粒物粒子檢測技術(shù)中的應用具有較強的實際應用價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有的空氣顆粒物粒子檢測方式的測量精度較低、實用性較差的不足，本實用新型提出一種基于粉塵傳感器技術(shù)、微控制器技術(shù)和計算機技術(shù)、測量精度較高、實用性良好的空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置，包括粉塵數(shù)據(jù)采集單元和上位機計算單元，所述粉塵數(shù)據(jù)采集單元包括單片機控制器和至少三個粉塵傳感器，所述粉塵傳感器為采用光散射法測量空氣顆粒物粒子數(shù)的傳感器，至少三個粉塵傳感器所測量的顆粒物尺寸大小屬于不同等級，至少三個粉塵傳感器均與所述單片機控制器連接，所述單片機控制器通過串口與所述上位機計算單元連接。
[0007]進一步，所述粉塵傳感器與靈敏度調(diào)節(jié)電路連接。粉塵傳感器的測量周期為30秒，所測量的顆粒物尺寸大小由靈敏度調(diào)節(jié)電路決定。靈敏度調(diào)節(jié)電路由若干個精密可調(diào)電阻器組成。
[0008]再進一步,所述單片機控制器為Arduino單片機系統(tǒng),所述Arduino單片機系統(tǒng)以ATmega328單片機為核心，配置電源、時鐘和USB 口附屬電路。Arduino單片機系統(tǒng)通過脈寬調(diào)制(PWM)的方式讀取粉塵傳感器的采樣值。
[0009]所述上位機計算單元由便攜式電腦和運行于便攜式電路操作系統(tǒng)上的應用程序組成。通過統(tǒng)計和計算來自粉塵傳感器的數(shù)據(jù)，應用程序可以計算出當前條件下的空氣顆粒物粒子數(shù)和粒子濃度。
[0010]本實用新型的突出優(yōu)勢在于:1)通過配置若干個可測量不同顆粒物尺寸的粉塵傳感器，可以在同一時間測量得到同一空間內(nèi)的不同尺寸的顆粒物粒子數(shù)。這樣可以更精確地統(tǒng)計不同尺寸的顆粒物含量和比例，提高檢測裝置的測量精度。2)通過靈敏度調(diào)節(jié)電路，可靈活改變粉塵傳感器的有效測量對象，這樣便于根據(jù)用戶所在地的實際情況優(yōu)化裝置的測量性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是一種空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是粉塵數(shù)據(jù)采集單元結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0014]參照圖1和圖2，一種空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置，包括粉塵數(shù)據(jù)采集單元和上位機計算單元，所述粉塵數(shù)據(jù)采集單元包括單片機控制器和至少三個粉塵傳感器，所述粉塵傳感器為采用光散射法測量空氣顆粒物粒子數(shù)的傳感器，至少三個粉塵傳感器所測量的顆粒物尺寸大小屬于不同等級，至少三個粉塵傳感器均與所述單片機控制器連接，所述單片機控制器通過串口與所述上位機計算單元連接。
[0015]進一步，所述粉塵傳感器與靈敏度調(diào)節(jié)電路連接。粉塵傳感器的測量周期為30秒，所測量的顆粒物尺寸大小由靈敏度調(diào)節(jié)電路決定。靈敏度調(diào)節(jié)電路由若干個精密可調(diào)電阻器組成。
[0016]再進一步,所述單片機控制器為Arduino單片機系統(tǒng),所述Arduino單片機系統(tǒng)以ATmega328單片機為核心，配置電源、時鐘和USB 口附屬電路。Arduino單片機系統(tǒng)通過脈寬調(diào)制(PWM)的方式讀取粉塵傳感器的采樣值。
[0017]所述上位機計算單元由便攜式電腦和運行于便攜式電路操作系統(tǒng)上的應用程序組成。通過統(tǒng)計和計算來自粉塵傳感器的數(shù)據(jù)，應用程序可以計算出當前條件下的空氣顆粒物粒子數(shù)和粒子濃度。
[0018]本實施例中，粉塵數(shù)據(jù)采集單元負責對檢測區(qū)域內(nèi)的不同尺寸等級顆粒物粒子數(shù)進行測量，并通過串口將數(shù)據(jù)傳輸至上位機計算單元。在接收到來自粉塵數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)后，上位機計算單元將按照特定的算法消除異常數(shù)據(jù)，并計算不同尺寸的顆粒物的具體含量和比例。
[0019]實施例:如圖2所示，粉塵數(shù)據(jù)采集單元內(nèi)配置4個粉塵傳感器和配套的靈敏度調(diào)節(jié)電路。通過調(diào)整靈敏度調(diào)節(jié)電路，粉塵傳感器A用于檢測顆粒物尺寸大于等于100微米的粒子數(shù)，用Na表示；粉塵傳感器B用于檢測顆粒物尺寸大于等于10微米(即PMltl)的粒子數(shù)，用Nb表示；粉塵傳感器C用于檢測顆粒物尺寸大于等于2.5微米(即PM2.5)的粒子數(shù)，用N。表示；粉塵傳感器D用于檢測顆粒物尺寸大于等于I微米的粒子數(shù)，用Nd表示。粉塵傳感器A、B、C、D的檢測周期均為30秒。粉塵傳感器A、B、C、D的采樣空間均為283毫升。Arduino單片機系統(tǒng)通過脈寬調(diào)制(PWM)的方式讀取粉塵傳感器的采樣值，并將NA、NB、Nc和Nd通過串口傳輸至上位機計算單元。在每個計算周期內(nèi)，上位機計算單元應用程序首先比較NA、NB、NjPND。正常數(shù)據(jù)判斷條件為:Na〈Nb〈Nc〈Nd。如果出現(xiàn)其他數(shù)據(jù)，則視為異常數(shù)據(jù)，不做處理。接下來，PM10粒子數(shù)=Nc-Nb ;PM2.5粒子數(shù)=Nd-N。。最后，PM10粒子濃度=(Nc-Nb)/283暈升；PM2.5粒子濃度=(ND-N。)/283暈升。上位機計算單兀應用程序?qū)扛?0秒更新一次PMltl粒子濃度和PM2.5粒子濃度。
[0020]本實施例所述內(nèi)容僅是對實用新型構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍于本領域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段而不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置，其特征在于:包括粉塵數(shù)據(jù)采集單元和上位機計算單元，所述粉塵數(shù)據(jù)采集單元包括單片機控制器和至少三個粉塵傳感器，所述粉塵傳感器為采用光散射法測量空氣顆粒物粒子數(shù)的傳感器，至少三個粉塵傳感器所測量的顆粒物尺寸大小屬于不同等級，至少三個粉塵傳感器均與所述單片機控制器連接，所述單片機控制器通過串口與所述上位機計算單元連接。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置，其特征在于:所述粉塵傳感器與靈敏度調(diào)節(jié)電路連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的空氣顆粒物粒子數(shù)檢測裝置，其特征在于:所述單片機控制器為Arduino單片機系統(tǒng),所述Arduino單片機系統(tǒng)以ATmega328單片機為核心,配置電源、時鐘和USB 口附屬電路。
【文檔編號】G01N15/06GK204044032SQ201420316552
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】王荀, 何宏偉, 蘇學磊, 付明磊 申請人:浙江工業(yè)大學