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红外传感器与激光传感器如何对空气颗粒物的有效检测?

更新时间: 2021-09-15 14:57 来源: 勒夫迈官网 编辑: 激光传感器 阅览: ↻ 新闻资讯
 
随着近几年来空气的质量问题越来越受到人们的关注。PM2.5(细颗粒物)是空气重要污染物之一,其对人体的危害较大,因为空气颗粒污染物的由微粒、酸性液滴、有机化学品、金属、土壤或灰尘等组成,而且空气颗粒污染物往往还会附着有对人体有害的病菌,其外细颗粒物的大小与其致病风险有着密切关联,10微米(PM10)以下的颗粒物(尺寸大约为人类头发直径的八分之一)可以穿过鼻腔被吸入肺部深处,长期吸入会造成,细颗粒物在肺部进行累积,引发严重的健康问题,如果是患有呼吸疾病的患者,可能会造成急性发作,危及生命。

如何对空气颗粒物的有效检测?

空气的质量问题,不管是室外环境还是室内环境,都应该引起我们的重视,室外大环境,需要我们齐心协力一同治理,而室内的空气质量,除了是室外大环境引起的之外,室内的自身材料、操作等也是会引起很大的改变的。人们日常生活中在室内的时间是比较多的,重视室内环境变化,才能知道怎么改善室内空气质量。

室内的空气质量情况,我们一般会用细颗粒物传感器PM2.5传感器粉尘传感器)来感知室内的空气细颗粒物的情况。那么,这些传感器是怎么检测出空气的颗粒物数量的,其原理是什么呢?

颗粒物传感器常用的有激光原理和红外原理两大类的传感器。

红外PM2.5传感器

原理

其光源为红外LED光源,气流进出风口主要靠电阻发热以获得热气流流动,当有颗粒物通过时,接触到LED光源之后发生反射现象,光敏探测器接收到不同强度的反射光,再通过放大处理及运算后得到检测结果。红外线光强度非常微弱,在测量颗粒时强度不足,可用浊度法代替。所谓浊度法,就是一边是发射光线,另一边接收,空气越浑浊光线损失掉的能量就越大,由此来判定目前的空气浊度。


优点

寿命长:红外光作为光源,一般的寿命可以达到10万小时以上,相对来说使用寿命是比激光长很多的。

性价比高:红外原理PM2.5传感器的结构和电路相对简单,技术成熟,相对其制作成本比激光的便宜很对,性价比很高;

缺点

不精准:由于采用红外光散射,实际上这种方法是不能够准确测量PM2.5的,甚至光线的发射、接收部分一旦被静电吸附的粉尘覆盖,就会直接导致测量不精准。这种方法做出来的传感器只能定性测量,因为数值会飘,不能定量测量。

可检测颗粒物直径相对大:由于光源不同,于红外线的波长范围为 700 至 1000um,最小红外传感器最小仅能检测出0.5µm直径的细颗粒物,使用红外线散射传感器无法实现高精度的颗粒浓度检测;

【激光PM2.5传感器

原理

激光传感器的其光源为激光二极管。采样空气通过风扇或鼓风机推动,通过复杂设计的风道,进行检测。当空气中的细颗粒物进入激光束所在区域时,将使激光发生散射;散射光在空间360°都有辐射,在适当位置放置光电探测器用以接收散射光,然后经过光电探测器的光电效应产生电流信号,经运放电路放大及处理后,基于米氏(MIE)理论的算法,微处理器得到颗粒等效粒径和单位体积内不同颗粒大小的颗粒数,即可得到细颗粒物浓度值。输出信号可用串口、I²C、PWM等多种方式。


优点

可检测较小颗粒:激光传感器其采用激光二极管作为光源,激光的波长 655um,可以检测到0.3µm直径的细颗粒物;

缺点

寿命相对短:其连续工作寿命一般为 10000-12000 小时左右,相对红外的长达10万小时,寿命相对较短;

成本高:由于激光传感器其结构和技术与红外传感器的不同,激光传感器的成本比红外传感器的成本要高上不少;

不管是红外还是激光PM2.5传感器,都合适用于嵌入到各种空气净化器以及细微颗粒物浓度相关的仪器仪表、空气净化器等环境改善设备中,或用于其他需要检测PM2.5浓度的场景。

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