颗粒粉尖传感器 一文拆解空气净化器中的粉尘传感器

一文拆解空气净化器中的粉尘传感器

室内空气管家——空气净化器， 智能家居小帮手

随着科技和生活的发展，当前环境质量日益受到人们的关注，人们对空气质量的要求越来越高。工业化的发展，却对大气造成严重污染。党中央和政府已经意识到空气污染的严重性，通过各种手段综合控制大气污染，室外的空气质量恶化的趋势得到了有效的遏制和缓解。

此外，室内的空气污染也不容小觑，室内作为一个与人们生活、学习、工作密切相关的环境，其环境质量直接影响人们的身体健康及发病率。居民大部分时间都在室内度过，但是室内空间含有多种污染物如装修甲醛、甲苯等，也包括各种粉尘发生源（被 褥、窗帘、动物毛发等）。

▲空气中充满了一些肉眼可见或者不可见的微粒

对于在经常受到环境污染的城市中生活的人们来说，空气净化器已经成为标配的家用电器，空气净化器可以很大程度地帮助室内净化空气，消灭粉尘、甲醛等有害物质。空气净化器的功能实现需要各个模块各司其职，环境质量检测中应用的粉尘传感器结合甲醛传感器、一氧化碳传感器、温湿度传感器等采用指数评价法对环境质量进行评估能够稳定高效监测室内环境质量，通过数据指导人们改善室内环境，对保持身体健康、提高工作效率有着重要意义。 现在，我们要解读构成空气净化器的重要元器件--粉尘传感器 。

空气净化器中粉尘传感器

PM2.5 传感器也叫粉尘传感器、灰尘传感器，可以用来检测我们周围空气中的粉尘浓度，即 PM 2.5 值大小。空气动力学把直径小于 10 μm 能进入肺泡区的粉尘通常也称为呼吸性粉尘。直径在 10 μm 以上的尘粒大部分通过撞击沉积，在人体吸入时大部分沉积在鼻咽部，而 10 μm 以下的粉尘可进入呼吸道的深部。而在肺泡内沉积的粉尘大部分是 2.5 μm 以下的粉尘。

▲不同颗粒粒径跨度分布

对于空气净化器的使用效果，如果没有数据的直观显示，用户也无法得知净化器的净化性能是否能够达到预期。如图所示，很多净化器都在机身上内置一个传感器，来实时监测室内空气质量的变化情况。这种设计能够给用户带来一种实时反馈，有助于让用户有一种掌控全局的感觉，无疑是有积极意义的。

▲具有污染物浓度显示功能的净化器

据统计数据显示，现阶段市面上流通的所有空气净化器，大多数均具有PM 2.5 粉尘浓度显示功能。也就是说，大多数空气净化器是装有内置的 PM 2.5 粉尘浓度传感器的。标准 GB 4706.1-2005 第 8 章中对防止意外触及器具带电部件做出了详细要求（详见 GB 4706.1-2005 第 8.1 条款），同时第 13 章对器具的电气强度测试做出了规定（详见 GB 4706.1-2005 第 13.3 条款），因此在空气净化器中应用的粉尘传感器必须要符合电器测试应用标准。

现阶段使用在空气净化器上面的粉尘传感器基本上都是采用的光散射法型传感器，而且大多数的粉尘传感器都含有一个金属外壳。这个金属外壳是用于接地的，而接地的目的则是用于屏蔽外界的干扰，如果没有这个接地金属进行屏蔽，那么外界干扰会影响到传感器生成的电流信号， 从而影响到显示的数据的准确性。

红外还是激光？

这并不是个问题

一提到激光，很多人首先会想到的是科幻影片中各种造型各异，威力强大的激光武器。事实上，除了军事领域外激光技术被大量应用于医疗、照明、测距、切割和IT等领域。例如前些年VCD、DVD和蓝光产品的普及，其实都得益于激光技术的逐步发展。

激光的英文单词LASER来源于英文词组“受激辐射的光放大”的首字母缩写。最初，LASER在我国被简单地音译为雷射，1964年在我国著名科学家钱学森建议下改称“激光”。那么，究竟什么是激光？激光其实是指利用“受激辐射产生光放大”这一特殊的物理现象，所产生的光。抛开晦涩懂的物理学术语，与普通的可见光相比，激光具有：相干性高、方向性强、单色性好以及功率密度高的特点。常见的激光器一般分为：固体激光器，气体激光器以及半导体激光器（俗称激光LED）三大类。在粉尘传感器领域，由于受成本约束，一般采用激光LED作为光源。

红外LED是发射波长在红外段的发光二极管，常见波长一般在850nm~940nm左右，广泛应用于医疗、安防、通信、遥控和传感等领域。由于红外LED发光波长在可见光谱以外，配合特定光谱的接收器，可以大幅削弱环境光对接收信号的影响。得益于近年来红外LED技术的不断成熟，红外LED具有：寿命长、发射效率高、单色性较好以及方向性较好的特点。这使得红外LED在传感器领域，尤其是粉尘传感器行业被大量应用。

▲颗粒物对光谱、波长、密度的不同的光吸收也不同

红外粉尘传感器采用的红外光源波长较长，对空气动力学直径小于1um以上的颗粒测量精度不足。因为红外LED光散射的颗粒信号较弱，只对大于1um的大颗粒有相对明显的响应，而且又仅用加热电阻来推动采样气流，采样数较小，测量精度约在±30%

激光传感器可以检测小到0.3um的粉尘颗粒。因为自带更高性能的MCU，采用恒速风扇增加进气量，采集更高密度的数据，整体测量精度可以做到±10%。因此，激光粉尘传感器在测量精度方面对比红外粉尘传感器在灵敏度，准确性，一致性上具有明显优势。

▲常见的激光//红外粉尘传感器

问答时间

激光与红外粉尘传感器的差异

半导体激光LED与红外LED的差异主要体现在以下四个方面：

1.发射功率低不同，波长较为集中（红光650nm左右，蓝光在490 nm左右）；

2.红外粉尘传感器在接收部分也与激光粉尘传感器存在一定差异；

3.在放大电路方面和信号处理方面，红外传感器与激光式传感器在基本原理大同小异，但在具体实现上各有侧重。

4.测量精度的差异。

参考资料：

【1】 GB 4706.1-2005, 家用和类似用途电器的安全 第 1 部分：通用要求 [S]；

【2】《激光粉尘传感器的研究及应用》，孙金祥 曹银杰，聊城大学物理科学与信息工程学院；

【3】《2014年上半年中国净化器市场研究报告》- ZDC互联网消费研究中心。

排版 | 慧闻科技

文字图片 | 部分来源于网络（侵删）

粮食粉尘爆炸危害大，激光粉尘传感器在保障粮仓安全中的关键作用

我国粮食产量一直保持在较高的水平，2023年全国粮食总产量13908.2亿斤。如此巨大的粮食产量也带来了大量粮食储备、加工、运输需求，其中粮食安全的保障十分重要。粮食加工、仓储、运输及散粮装卸过程中均会产生粮食粉尘，粮食粉尘作为一种不导电的可燃性粉尘，在与空气混合后达到一定浓度时，如果遇到足够能量的点火源，就有可能被点燃并发生有巨大破坏力的粉尘爆炸，如何预防粮食粉尘爆炸是粮食企业安全生产的一大课题。

导致粮食粉尘爆炸的因素有粒径、浓度、点燃能量、自然温度等。粮食粉尘浓度20g/㎡被认为是较低的爆炸界限，粮食粉尘浓度50g/㎡被认为是容易爆炸的浓度。所以需要实时监测粉尘浓度，当粉尘浓度超标时提前预警，与除尘系统联动及时通风，降低粉尘浓度，可以有效避免爆炸事故的发生。四方光电激光粉尘传感器PM3003Q采用光学散射原理，可精确检测并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物的个数，满足粮仓粉尘精准监测的需求，保障粮食安全。并且该传感器内置四方光电的尘源智能识别，可实现颗粒物 PM2.5、PM10、TSP质量浓度的实时输出，满足工业领域高浓度粉尘全面检测的需求。

但是在粮仓的高浓度粉尘环境中工作，粉尘传感器会遇到积灰的问题，粮食生产运输过程中产生的大量粉尘颗粒经传感器采样风道，受重力影响易附着于传感器内部，长期使用后灰尘将大量堆积，直接影响传感器检测精度和寿命。为有效降低积灰的影响，四方光电通过流体力学仿真对采样风道进行长效防积灰结构设计，使PM3003Q能够“无惧”高浓度粉尘对精度影响，满足各种恶劣工况环境下的粉尘检测需求，实现长寿命工作，降低后期维护成本。

相关问答

1ppm=1000ppb1mg/m3=1000ug/m3ppb---->>>ug/m3n*分子量/22.4ug/m3--->>>ppbn*22.4/分子...

甲烷传感器应垂直吊挂,距顶板(顶梁、屋顶)不得大于300mm,距巷道壁(墙壁)不得小于200mm。(二)采煤工作面甲烷传感器设置:采用U型通风方式的长壁式采煤...4...

1、矿井总回风距离引风道10—15m,矿井一翼、采区回风距离总回风口10—15m,采掘工作面回风口10—15m。2、回风巷距工作面30m内巷道风流中,报警浓度≥10mg/...

1、将相机放在一个平面上。要保持你的相机水平当你打扫它。这将阻止你把它当你清洁传感器。删除镜头暴露传感器,这样就可以开始清理它。干洗最适合温和的肮脏...

这种传感器可以通过计量车辆的排气量、车速等因素来检测车辆产生的颗粒物浓度,并将其与国家标准进行比较,从而评估车辆是否符合排放要求。这些传感器对于环境...

扫地机器人的地检感应器一般安装在机器人的前部、后部和底部,以便检测机器人的前进方向,避免撞到物体。灰尘感应器通常嵌入在机器人的控制系统中,通过感知环境...

[回答]地磅传感器500左右。(1)高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温...

[回答]汽车启动后abs灯一直亮是怎么回事?33601启动后abs灯一直亮的原因。防抱死制动系统速度传感器的传感部分被灰尘、污垢和其他污染源覆盖。因此传感器...

空气净化器上的粉尘传感器这个懂事测试大略还行,因为传感器只是测空气净化器吸入空气的质量不是测室内各地的质量,你要是想知道室内各个点的质量建议买个PM2.5...

1.关机断电确认净化器处于关机状态,并切断电源2.打开滤芯仓门下压仓门开关,打开滤芯仓门3.打开传感器后盖传感器后盖开关位于滤芯仓内顶部、后盖正下方4...