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　　四大類傳感器原理介紹：
　　1、光散射法
　　光散射原理有LED光（普通光學(xué)），激光等原理，傳感器可以有效的探測(cè)出粒徑約0.5um以上顆粒，至此光散射法聽著可靠性相對(duì)較低，然而又由于光散射原理探頭相對(duì)便宜，探頭易安裝，使用，做為監(jiān)測(cè)應(yīng)用相對(duì)合適，相對(duì)其它原理有較多的優(yōu)勢(shì)，且應(yīng)用商選擇質(zhì)量較好，并相對(duì)穩(wěn)定，靈敏的探頭，數(shù)據(jù)可靠性大大增加！目前市面上光散射法應(yīng)用成熟普遍，是pm2.5監(jiān)測(cè)的較好選擇！
　　2、重量法
　　我國(guó)目前對(duì)大氣顆粒物的測(cè)定主要采用重量法。其原理是分別通過一定切割特征的采樣器，以恒速抽取定量體積空氣，使環(huán)境空氣中的PM2.5和 PM10被截留在已知質(zhì)量的濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差和采樣體積，計(jì)算出PM2.5和PM10的濃度。必須注意的是，計(jì)量顆粒物的單位ug/m3 中分母的體積應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)狀況下（0℃、101.3kPa）的體積，對(duì)實(shí)測(cè)溫度、壓力下的體積均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。
　　環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)中采樣環(huán)境及采樣頻率要按照HJ.T194的要求執(zhí)行。PM10連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的采樣切割裝置一般設(shè)計(jì)成旋風(fēng)式，它在規(guī)定的流量下，對(duì)空氣中10um粒徑的顆粒物具有50%的采集效率、以下為其技術(shù)性能指標(biāo)表。
　　3、微量振蕩天平法
　　TEOM微量振蕩天平法是在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個(gè)振蕩空心錐形管，在其振蕩端安裝可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特征和其質(zhì)量。當(dāng)采樣氣流通 過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度和氣 壓計(jì)算出該時(shí)段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。
　　微量振蕩天平法顆粒物監(jiān)測(cè)儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、濾膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機(jī)組成。流量為1m3/h環(huán)境空氣樣品經(jīng)過 PM10采樣頭和PM2.5切割器后，成為符合技術(shù)要求的顆粒物樣品氣體。樣品隨后進(jìn)入配置有濾膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)（FDMS）的微量振蕩天平法監(jiān)測(cè)儀主機(jī)， 在主機(jī)中測(cè)量樣品質(zhì)量的微量振蕩天平傳感器主要部件是一支一端固定，另一端裝有濾膜的空心錐形管，樣品氣流通過濾膜，顆粒物被收集在濾膜上。在工作時(shí)空心錐形管是處于往復(fù)振蕩的狀態(tài)，它的振蕩頻率會(huì)隨著濾膜上收集的顆粒物的質(zhì)量變化發(fā)生變化，儀器通過準(zhǔn)確測(cè)量頻率的變化得到采集到的顆粒物質(zhì)量，然后根據(jù)收 集這些顆粒物時(shí)采集的樣品體積計(jì)算得出樣品的濃度。
　　4、Beta射線法/β射線法
　　Beta射線儀則是利用Beta射線衰減的原理，環(huán)境空氣由采樣泵吸入采樣管，經(jīng)過濾膜后排出，顆粒物沉淀在濾膜上，當(dāng)β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時(shí)，Beta射線的能量衰減，通過對(duì)衰減量的測(cè)定便可計(jì)算出顆粒物的濃度。
　　Beta射線法顆粒物監(jiān)測(cè)儀由PM10采樣頭、PM2.5切割器、樣品動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)、采樣泵和儀器主機(jī)組成。流量為1m3/h的環(huán)境空氣樣品經(jīng)過 PM10采樣頭和PM2.5切割器后成為符合技術(shù)要求的顆粒物樣品氣體。在樣品動(dòng)態(tài)加熱系統(tǒng)中，樣品氣體的相對(duì)濕度被調(diào)整到35%以下，樣品進(jìn)入儀器主機(jī) 后顆粒物被收集在可以自動(dòng)更換的濾膜上。在儀器中濾膜的兩側(cè)分別設(shè)置了Beta射線源和Beta射線檢測(cè)器。隨著樣品采集的進(jìn)行，在濾膜上收集的顆粒物越 來越多，顆粒物質(zhì)量也隨之增加，此時(shí)Beta射線檢測(cè)器檢測(cè)到的Beta射線強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減弱。由于Beta射線檢測(cè)器的輸出信號(hào)能直接反應(yīng)顆粒物的質(zhì)量 變化，儀器通過分析Beta射線檢測(cè)器的顆粒物質(zhì)量數(shù)值，結(jié)合相同時(shí)段內(nèi)采集的樣品體積，最終得出采樣時(shí)段的顆粒物濃度。配置有膜動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)后，儀器能 準(zhǔn)確測(cè)量在這個(gè)過程中揮發(fā)掉的顆粒物，使最終報(bào)告數(shù)據(jù)得到有效補(bǔ)償，理接近于直實(shí)值。
　　由于2，3，4等原理應(yīng)用比較困難并且價(jià)格較高！我們重點(diǎn)看下第一個(gè)的原理：
　　光散射原理的PM2.5傳感有兩種
　　紅外光
　　激光器
　　普通的、低價(jià)的光散射原理的PM2.5 傳感器的原理是采用紅外光，對(duì)1微米以下的顆粒物尤其是濃度較低的時(shí)候很難產(chǎn)生準(zhǔn)確的散射判斷。而可以獲取單位體積內(nèi)空氣中0.3-2.5微米直徑顆粒物準(zhǔn)確濃度。
　　灰塵傳感器DSM501A的特性:
　　體積小，重量輕，便于安裝；
　　5V的輸入電路，便于信號(hào)處理；
　　內(nèi)藏氣流發(fā)生器，可以自行吸引外部大氣.
　　灰塵傳感器保養(yǎng)簡(jiǎn)單，可以長(zhǎng)期保持傳感器的特性.灰塵傳感器可以感知煙草產(chǎn)生的煙氣和花粉，房屋粉塵等1微米以上的微小粒子；
　　灰塵傳感器DSM501A是用光學(xué)方法測(cè)量懸浮于氣相介質(zhì)或者液相介質(zhì)中的微小微粒特性的傳感器裝置，具有光測(cè)技術(shù)非接觸式測(cè)量、不擾動(dòng)被測(cè)對(duì)象等特點(diǎn)。
　　灰塵傳感器DSM501A的原理:
　　微粒和分子在光的照射下會(huì)產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象，與此同時(shí)，還吸收部分照射光的能量。當(dāng)一束平行單色光入射到被測(cè)顆粒場(chǎng)時(shí)，會(huì)受到顆粒周圍散射和吸收的影響，光強(qiáng)將被衰減。如此一來便可求得入射光通過待測(cè)濃度場(chǎng)的相對(duì)衰減率。
　　而相對(duì)衰減率的大小基本上能線性反應(yīng)待測(cè)場(chǎng)灰塵的相對(duì)濃度。光強(qiáng)的大小與經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)強(qiáng)弱成正比，通過測(cè)得電信號(hào)就可以求得相對(duì)衰減率。
　　灰塵傳感器DSM501A的應(yīng)用:
　　灰塵傳感器被廣泛應(yīng)用于大氣測(cè)量、火災(zāi)、煙氣測(cè)量及工業(yè)鍋爐、窯爐、化工廠排煙測(cè)量等領(lǐng)域。
　　也可以用于各種布袋除塵器的破損檢測(cè)及各種類型除塵器除塵效率的測(cè)量，為這些領(lǐng)域的自動(dòng)化控
　　制提供可靠的信號(hào)。
　　灰塵傳感器DSM501A的主要參數(shù):
　　1、光學(xué)原理，能夠探測(cè)1微米以上的粉塵粒子；
　　2、兩種輸出模式，解決不同靈敏度使用要求，潔凈環(huán)境Vout輸出高電平信號(hào)（4V）；
　　3、5VDC供電；
　　4、探測(cè)粒子范圍：最大到8000pcs/283ml（1um以上粒子）；
　　所以對(duì)于要求相對(duì)較高的場(chǎng)合可以優(yōu)選激光粉塵傳感器。
　　1. 紅外法和濁度法：
　　紅外由于光線強(qiáng)度不夠，只能用濁度法測(cè)量。所謂濁度法，就是一邊是發(fā)射光線，另一邊接收，空氣越渾濁光線損失掉的能量就越大，由此來判定目前的空氣濁度。實(shí)際上這種方法是不能夠準(zhǔn)確測(cè)量PM2.5的，甚至光線的發(fā)射、接收部分一旦被靜電吸附的粉塵覆蓋，就會(huì)直接導(dǎo)致測(cè)量不精準(zhǔn)。
　　這種方法做出來的傳感器只能定性測(cè)量（可以測(cè)出相對(duì)多少），不能定量測(cè)量（因?yàn)閿?shù)值會(huì)飄）。更何況這種方法也區(qū)分不出顆粒物的粒徑來，所以凡是用這種傳感器的性能都不會(huì)好。目前這一類的傳感器有夏普（一代二代都一樣）、神榮的（小米二代凈化器用的就是這款）、三贏等。
　　2.激光法和粒子計(jì)數(shù)法：
　　相關(guān)的論文很多，就是激光散射的方法，并不是直接測(cè)量濁度，這一類的傳感器共同的特點(diǎn)就是離不開風(fēng)扇（或者用泵吸），因?yàn)檫@種方法空氣如果不流動(dòng)是測(cè)量不到空氣中的懸浮顆粒物的，而且通過數(shù)學(xué)模型可以大致推算出經(jīng)過傳感器氣體的例子直接大小，空氣流量等，經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，最終得到比較真實(shí)的PM2.5數(shù)值，這一類傳感器是激光散射，對(duì)靜電吸附的灰塵免疫，當(dāng)然如果用灰塵吧傳感器堵死了，自然也不可能測(cè)到。
　　缺點(diǎn)是激光的壽命較短，如果連續(xù)運(yùn)行的話基本上也就一年多的壽命而已，這還是廠家優(yōu)化算法之后能夠達(dá)到的壽命，但在絕大多數(shù)場(chǎng)合已經(jīng)夠用了，而且如果不連續(xù)運(yùn)行，激光的壽命還能夠更長(zhǎng)。
　　一，結(jié)構(gòu)和原理
　　紅外原理粉塵傳感器的結(jié)構(gòu)和電路比較簡(jiǎn)單。其光源為紅外LED光源，氣流進(jìn)出風(fēng)口主要靠電阻發(fā)熱以獲得熱氣流流動(dòng)，有顆粒通過即輸出高電平。輸出信號(hào)只有PWM型號(hào)。
　　激光傳感器的結(jié)構(gòu)和電路相對(duì)復(fù)雜。其光源為激光二極管。采樣空氣通過風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)推動(dòng)，通過復(fù)雜設(shè)計(jì)的風(fēng)道，進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)空氣中的細(xì)顆粒物進(jìn)入激光束所在區(qū)域時(shí)，將使激光發(fā)生散射；散射光在空間360°都有輻射，我們?cè)谶m當(dāng)位置放置光電探測(cè)器，使之只接收散射光，然后經(jīng)過光電探測(cè)器的光電效應(yīng)產(chǎn)生電流信號(hào)，經(jīng)電路放大及處理后，即可得到細(xì)顆粒物濃度值。輸出信號(hào)一般為串口輸出。
　　二，價(jià)格與成本
　　紅外粉塵傳感器在業(yè)內(nèi)已成熟應(yīng)用多年，兩者的成本差距，主要是因?yàn)楹笳叩奈锪铣杀局性黾恿思す獍l(fā)生器和風(fēng)機(jī)等機(jī)構(gòu)且需要復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)，并有較高的技術(shù)門檻。
　　三，測(cè)量精度
　　紅外原理粉塵傳感器只能檢測(cè)到1um以上的顆粒，測(cè)量精度不足。因?yàn)榧t外LED光散射的顆粒信號(hào)較弱，只對(duì)大于1um的大顆粒有響應(yīng)，而且又僅用加熱電阻來推動(dòng)采樣氣流，采樣數(shù)較少，數(shù)據(jù)計(jì)算完全交由上位機(jī)進(jìn)行。而激光粉塵傳感器可以檢測(cè)到0.3um以上的顆粒。因?yàn)樽詭Ц咝阅蹸PU，采用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)采集大量數(shù)據(jù)，經(jīng)由專業(yè)顆粒計(jì)數(shù)算法分析；綜上，在采樣數(shù)、數(shù)據(jù)源、算法三方面都比紅外粉塵傳感器更有優(yōu)勢(shì)。
　　四，應(yīng)用場(chǎng)合
　　由于精度不足，紅外原理傳感器主要用于工礦揚(yáng)塵，檢測(cè)對(duì)象為大粒徑、高濃度粉塵，檢測(cè)級(jí)別是mg/m3，無法準(zhǔn)確測(cè)量PM2.5的濃度。
　　而激光原理傳感器主要應(yīng)用在PM2.5檢測(cè)領(lǐng)域，以精度量化PM2.5質(zhì)量。可嵌入到家用（車載、手持）空氣檢測(cè)儀、空氣凈化器中。此外，激光原理傳感器在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)等領(lǐng)域亦有應(yīng)用。
　　五，發(fā)展趨勢(shì)
　　在激光粉塵傳感器進(jìn)入民用領(lǐng)域之前，空氣凈化器中大量采用了紅外粉塵傳感器。但隨著空氣凈化器行業(yè)的發(fā)展，加上一些大廠實(shí)現(xiàn)了激光粉塵傳感器的批量化生產(chǎn)，激光粉塵傳感器的造價(jià)在逐步降低，同時(shí)終端客戶對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量空氣質(zhì)量的要求也越來越高。采用激光原理傳感器、精準(zhǔn)量化PM2.5質(zhì)量已是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的趨勢(shì)。
　　激光PM2.5傳感器
　　END
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發(fā)布者：蕨四