專利名稱：塵埃粒子計(jì)數(shù)器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量潔凈環(huán)境中單位體積空氣內(nèi)所含塵埃粒子數(shù)的測 試儀器及其使用方法。
背景技術(shù)：
塵埃粒子計(jì)數(shù)器的主要部件為一個(gè)光學(xué)傳感器，其以塵埃粒子在光束中 產(chǎn)生的光散射現(xiàn)象為原理，通過測量塵埃粒子產(chǎn)生的散射光強(qiáng)度而推知粒子 的尺寸和空氣中所含的塵埃粒子的質(zhì)量濃度。在先技術(shù)中，塵埃粒子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器所采用的技術(shù)方案，可參見 蘇州凈化設(shè)備廠吳俊民等人在1994年10月28日申請(qǐng)的發(fā)明專利"塵埃粒 子計(jì)數(shù)器的光學(xué)傳感器"(專利號(hào)為ZL94239551.4)。測量塵埃粒子的光學(xué)傳 感器通常由照明系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換器、氣路系統(tǒng)組成，其中 的照明系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)的軸線相交于光敏感區(qū)中心點(diǎn)。工 作時(shí)，氣路系統(tǒng)將被測空氣吸入光學(xué)傳感器中的光敏感區(qū)，其中的塵埃粒子 在光束照明下產(chǎn)生與粒子尺寸成比例的散射光信號(hào)，散射光信號(hào)被散射光收 集系統(tǒng)接收后入射于光電轉(zhuǎn)換器上，光電轉(zhuǎn)換器輸出與散射光強(qiáng)度成正比的 電信號(hào)，后續(xù)信號(hào)處理系統(tǒng)根據(jù)此電信號(hào)的幅度給出粒子尺寸和空氣中塵埃 粒子的質(zhì)量濃度。由于塵埃粒子的散射光信號(hào)是及其微弱的，所以不允許雜 光進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換器，否則測量結(jié)果將是不可信的。在先技術(shù)中，為了獲得體積盡量小的光學(xué)傳感器，通常把光學(xué)傳感器的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得十分簡單，在照明系統(tǒng)與散射光收集系統(tǒng)中省去了必要的消除雜 光的機(jī)構(gòu)，使光電轉(zhuǎn)換器接收到的雜光成分多，導(dǎo)致散射光信號(hào)的信噪比低； 以及簡單的氣路系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)器本身的自凈性能的降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述在先技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種功能多，測試精 度高，速度快，操作方便的塵埃粒子計(jì)數(shù)器。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)-一種塵埃粒子計(jì)數(shù)器，包括有殼體及設(shè)置在殼體內(nèi)部的光學(xué)傳感器和前
置放大器，所述的光學(xué)傳感器包括照明系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換器 和氣路系統(tǒng)，所述的照明系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)的軸線相交于光 敏感區(qū)中心點(diǎn)，且兩兩垂直；在所述的照明系統(tǒng)中，沿半導(dǎo)體激光器組件發(fā) 出的平行激光束前進(jìn)方向上依次設(shè)置有聚焦透鏡、光敏感區(qū)和光陷阱；所述 的氣路系統(tǒng)包括進(jìn)氣管、光敏感區(qū)和出氣管；所述的散射光收集系統(tǒng)為單一 孔徑的球面反射鏡，光敏感區(qū)和光電轉(zhuǎn)換器光敏面的位置分別位于球面反射 鏡球心附近兩側(cè)的共軛面處，氣路系統(tǒng)包括氣溶膠入口、氣溶膠出口、光散 射腔、氣泵和空氣過濾器，所述的空氣過濾器包括相互固定連接的過濾器座 和過濾器蓋，以及設(shè)置其內(nèi)部的過濾膜和壓圈，壓圈上排列設(shè)置有若干個(gè)小 孔，使氣流能均勻地通過過濾膜。所述的散射光收集系統(tǒng)也可以由依次設(shè)置的旋轉(zhuǎn)凹面反射鏡、光敏感 區(qū)、光闌、中繼透鏡組組成，所述的光敏感區(qū)與光闌分別位于旋轉(zhuǎn)凹面反射 鏡的兩個(gè)共軛位置處，所述的中繼透鏡組設(shè)置在光闌和光電轉(zhuǎn)換器之間，光 闌與光電轉(zhuǎn)換器敏感面分別位于中繼透鏡組的兩個(gè)共軛位置處。所述的光陷阱為雙錐形結(jié)構(gòu)，沿激光束前進(jìn)方向上依次為入口、中部和 底部，其尺寸先從大變到小，再從小變到大。所述的半導(dǎo)體激光器組件的波長為780nm。所述的光電轉(zhuǎn)換器是光電二極管。所述的前置放大器采用寬帶型對(duì)數(shù)放大電路，其帶寬與散射光脈沖的頻 譜寬度相一致。該塵埃粒子計(jì)數(shù)器的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用交直流兩用的形式。 所述的供電系統(tǒng)還包括一個(gè)電池保護(hù)電路。 所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器的使用方法，包括以下步驟(1) 準(zhǔn)備與測量經(jīng)預(yù)熱后，在準(zhǔn)備狀態(tài)下按測量鍵，儀器即開始一個(gè)檢測周期，此時(shí)測 量指示燈和程序指示燈亮，氣泵開始工作，此時(shí)，可觀察后面板上的采樣流 量顯示，若流量正常，即可測量；若流量高于或低于2.83L，則可用小起子 通過流量調(diào)節(jié)將流量調(diào)至2.83L，當(dāng)多功能顯示屏上原來的"READY"字樣消 失，所顯示的數(shù)據(jù)為"0"，若原來顯示時(shí)間，則保持不變，直到再次按時(shí)鐘 /數(shù)據(jù)鍵才開始顯示粒子數(shù)；(2) 測量操作i儀器自凈用軟管將采樣口與自凈口連接，使0.3wm檔總計(jì)數(shù)連續(xù) 三次為零，每次1分鐘，則視儀器自凈結(jié)束；ii將軟管兩端口分別與采樣口、采樣喇叭口 (附件)連接，儀器進(jìn)入 測量狀態(tài)，為防止管道內(nèi)壁吸附的塵埃粒子影響測量結(jié)果，應(yīng)放過一至二遍 測量數(shù)據(jù)；iii在測量過程中，按測量鍵，則儀器立即停止測量，若在測量過程中 按清除鍵，則當(dāng)前測量周期結(jié)束，數(shù)據(jù)無效，下一個(gè)測量周期立即開始；(3) 打印測量結(jié)果需打印時(shí)，可按打印鍵，這時(shí)打印指示燈亮，表示檢測周期結(jié) 束后，可自動(dòng)打印出檢測結(jié)果，再次按打印鍵，打印指示燈滅，打印命令解 除；(4) 充電操作當(dāng)儀器中的電池電量用完時(shí)，儀器將自動(dòng)關(guān)閉，待充好電后才能使用。 本發(fā)明的有益效果是由于氣路系統(tǒng)中的過濾器的改進(jìn)，防止了由于氣流不均勻而損壞過濾膜，從而提高了塵埃粒子計(jì)數(shù)器的自凈性能；而且本發(fā)明的測試精度高，速度快，操作方便。


圖1為本發(fā)明的光學(xué)傳感器的示意圖。 圖2為圖1中沿A-A向的剖視圖。 圖3為本發(fā)明的空氣過濾器的示意圖。 圖4為圖3中A部分的放大圖。 圖5為本發(fā)明的氣路流程圖。 圖6為本發(fā)明的前面板布置圖。 圖7為本發(fā)明的后面板布置圖。 g中l(wèi):半導(dǎo)體激光器組件、2:聚焦透鏡、3:光敏感區(qū)、4:光陷阱、5:旋轉(zhuǎn)凹 面反射鏡、6:光闌、7:中繼透鏡組、8:光電轉(zhuǎn)換器、9:進(jìn)氣管、IO:出氣管、 ll:過濾器座、12:過濾膜、13:軟密封墊、14:壓圈、15:0型密封圈、16:過 濾器蓋、17:光散射腔、18:流量計(jì)、19:氣泵、20:空氣過濾器、21:多功能 顯示屏、22:測量鍵、23:粒徑鍵、24:打印鍵、25:選擇鍵、26:調(diào)整鍵、27: 數(shù)據(jù)/時(shí)鐘鍵、28:清除鍵、29:周期鍵、30:UCL鍵、31:設(shè)置鍵、32:內(nèi)置式 打印機(jī)、33:采樣口、 34:自凈口、 35:采樣流量顯示、36:流量調(diào)節(jié)、37:電 源插口、 38:電源開關(guān)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，包括有殼體及設(shè)置在殼體內(nèi)部的光學(xué)傳感器 和前置放大器。其中光學(xué)傳感器由照明系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換器 8和氣路系統(tǒng)組成，前置放大器采用寬帶型對(duì)數(shù)放大電路，這是為了擴(kuò)大可 測粒徑的動(dòng)態(tài)范圍，它的帶寬與散射光脈沖的頻譜寬度相一致。前置放大器 將光電轉(zhuǎn)換器8輸出的電脈沖信號(hào)濾除低頻噪聲并放大到適當(dāng)幅度后送入激 光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的后續(xù)處理電路，后續(xù)處理根據(jù)電脈沖信號(hào)的峰值判別被 測粒子尺寸，并分檔計(jì)數(shù)，最后得到被測空氣中各種粒徑塵埃粒子的顆粒數(shù) 濃度。光學(xué)傳感器是塵埃粒子計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)中最重要的組成部分，以下為本 發(fā)明光學(xué)傳感器的具體介紹。所述的照明系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)的軸線AA、 BB和CC相交 于光敏感區(qū)中心0u且兩兩垂直。如圖1所示，在所述的照明系統(tǒng)中，沿半 導(dǎo)體激光器組件1發(fā)出的平行激光束前進(jìn)方向上，依此置有聚焦透鏡2、光 敏感區(qū)3和光陷阱4，聚焦透鏡2的焦點(diǎn)與光敏感區(qū)的中心點(diǎn)O,重合。半導(dǎo) 體激光器組件1的波長為780nm。所述的光陷阱4為雙錐形結(jié)構(gòu)，即由入口DD、中部EE和底部FF構(gòu)成， 其尺寸從入口 DD變小到中部EE，再從中部EE變大到底部FF，光陷阱內(nèi)壁 加工成鋸齒狀并涂消光黑漆。這種雙錐形結(jié)構(gòu)的光陷阱的作用是，入射照明 激光束首先從入口 DD處進(jìn)入第一個(gè)錐形DD-EE，經(jīng)第一個(gè)錐形DD-EE內(nèi)壁多 次反射后進(jìn)入第二個(gè)錐形EE-FF，由于中部EE的尺寸小于底部FF，所以進(jìn) 入第二個(gè)錐形EE-FF的光線很難反射出來，即在第二個(gè)錐形EE-FF內(nèi)經(jīng)多次 反射后被完全吸收。所述的散射光收集系統(tǒng)包括沿其軸線依次設(shè)置的旋轉(zhuǎn)凹面反射鏡5、光 敏感區(qū)3、光闌6、中繼透鏡組7，所述的中繼透鏡組7設(shè)置在光闌6和光電 轉(zhuǎn)換器8之間。
所述的光敏感區(qū)3與光闌6分別位于旋轉(zhuǎn)凹面反射鏡5的兩個(gè)共軛位置 (X和02處，即光敏感區(qū)3與光闌6滿足物像關(guān)系。光闌6的通光口徑與光敏 感區(qū)3的尺寸對(duì)應(yīng)，即如果旋轉(zhuǎn)凹面反射鏡5的成像倍率為ot倍，光敏感區(qū) 3的尺寸為axb，則光闌6的尺寸為aaxab。光闌6的作用是只允許光敏感 區(qū)3內(nèi)塵埃粒子發(fā)出的散射光通過，而阻擋光敏感區(qū)3以外的雜光進(jìn)入后續(xù) 光路。所述的光闌6與光電轉(zhuǎn)換器8的敏感面分別位于中繼透鏡組7的兩個(gè)共 軛位置處，即光鬧6與光電轉(zhuǎn)換器8的敏感面滿足物像關(guān)系。中繼透鏡組7 以一定倍率(5將光闌6成像于光電轉(zhuǎn)換器8的敏感面上，中繼透鏡組7的成 像倍率為p。在所述的散射光收集系統(tǒng)中，由旋轉(zhuǎn)凹面反射鏡5與中繼透鏡組7組成 的成像系統(tǒng)的總倍率ocxp的絕對(duì)值小于1，即旋轉(zhuǎn)凹面反射鏡5與中繼透鏡 組7將光敏感區(qū)3縮小后成像于光電轉(zhuǎn)換器8的敏感面上。這樣，可以使用 敏感面面積小的光電轉(zhuǎn)換器。敏感面面積小的光電轉(zhuǎn)換器可以減小暗噪聲， 獲得高的信噪比。當(dāng)然，為了節(jié)省空間，減小塵埃粒子計(jì)數(shù)器的體積，散射光收集系統(tǒng)只 采用現(xiàn)有技術(shù)的單一大數(shù)值孔徑的球面反射鏡，它對(duì)散射光的收集半角由原 來的44°提高到70°。光敏感區(qū)3和光電轉(zhuǎn)換器8光敏面的位置分別位于球 面反射鏡球心附近兩側(cè)的共軛面處。這種設(shè)計(jì)簡單易行，集光效率高。球面 反射鏡反射面鍍介質(zhì)全反射膜，在激光波長780nm處的反射率接近與1。同 時(shí)光學(xué)傳感器中的光電轉(zhuǎn)換器8采用PIN型光電二極管而不是側(cè)窗式光電倍 增管，這樣光學(xué)傳感器的體積由180xl60x40mm3變成了 105x28x32mm3，約為 原體積的1/10，達(dá)到了微型化的目的。如圖2所示，所述的氣路系統(tǒng)由進(jìn)氣管9、光敏感區(qū)3和出氣管IO構(gòu)成。 結(jié)合圖5的氣路流程圖，采樣氣會(huì)依次經(jīng)過光散射腔17、流量計(jì)18、氣泵 19、空氣過濾器20。采樣流量是2.83L/min，簡明流暢的腔體設(shè)計(jì)、恰當(dāng)?shù)?氣溶膠入口直徑保證了塵埃粒子在散射腔17內(nèi)不產(chǎn)生紊流， 一次通過光敏 感區(qū)3。過濾器是氣路系統(tǒng)中的非常重要的部件，如圖4和圖5所示，所述的空 氣過濾器20包括相互固定連接的過濾器座11和過濾器蓋16，以及設(shè)置其內(nèi) 部的過濾膜12和壓圈14，壓圈14上排列設(shè)置有若干個(gè)小孔。進(jìn)入過濾器的 氣流經(jīng)9(T直角處理，并通過小孔后，氣流均勻地通過過濾膜12時(shí)，防止 了由于氣流不均勻而損壞過濾膜12，從而提高了自凈性能。 本發(fā)明光學(xué)傳感器的工作過程如下半導(dǎo)體激光器組件1發(fā)出的平行激光束經(jīng)聚焦透鏡2聚焦于光敏感區(qū)3，照明光敏感區(qū)3內(nèi)的塵埃粒子，最后進(jìn)入光陷阱4，被吸收掉；待測塵埃粒子經(jīng)進(jìn)氣管9進(jìn)入光敏感區(qū)3，在激光束照射下產(chǎn)生與其尺寸成比例的散射 光信號(hào)，然后由出氣管10流出；散射光經(jīng)旋轉(zhuǎn)凹面反射鏡5反射后成像于 光闌6處，經(jīng)光闌6消除雜光后由中繼透鏡組7成像于光電轉(zhuǎn)換器8的敏感 面上，光電轉(zhuǎn)換器8輸出與塵埃粒子產(chǎn)生的散射光強(qiáng)度成正比的電信號(hào)；前 置放大器將光電轉(zhuǎn)換器8輸出的電脈沖信號(hào)濾除低頻噪聲并放大到適當(dāng)幅度 后送入激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的后續(xù)處理電路，后續(xù)處理根據(jù)電脈沖信號(hào)的峰 值判別被測粒子尺寸，并分檔計(jì)數(shù)，最后得到被測空氣中各種粒徑塵埃粒子 的顆粒數(shù)濃度。本發(fā)明的控制軟件設(shè)計(jì)充分考慮了使用者對(duì)數(shù)據(jù)處理的需要，編制了多 種數(shù)據(jù)處理程序，由打印機(jī)打印包括置信上限和0.5pm 、 5.(Him粒子的 英公制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等信息，給使用者帶來了極大的方便。為了能使儀器更方便地使用，本發(fā)明供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用交直流兩用的 形式，機(jī)內(nèi)裝有高性能的鋰電池，依靠機(jī)內(nèi)電池供電，連續(xù)工作時(shí)間不小于 5小時(shí)，由機(jī)內(nèi)電池供電，連續(xù)工作時(shí)間在國內(nèi)是領(lǐng)先的。電路中還專門設(shè) 計(jì)了一個(gè)電池保護(hù)電路，該電池保護(hù)電路具有低電壓時(shí)，LED發(fā)光管指示， 蜂鳴器提示；失電壓時(shí)自動(dòng)關(guān)閉儀器的功能，有效地保護(hù)了電池。本發(fā)明運(yùn)用硬件和軟件的巧妙設(shè)計(jì)，使得同類產(chǎn)品要用48片集成電路 組成的計(jì)數(shù)接口減少為只用6片集成電路，既降低了功耗，又提高了儀器的 可靠性。凡是計(jì)量儀器，必須根據(jù)外部因素以及內(nèi)在因素的任何差異進(jìn)行精細(xì)嚴(yán) 格的校正。本發(fā)明的校正系統(tǒng)，采用了對(duì)整機(jī)的測量系統(tǒng)，包括測量系統(tǒng)本 身進(jìn)行校正。這種校正系統(tǒng)的原理是將采集到的散射腔內(nèi)的光信號(hào)及放大器 的電信號(hào)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，由計(jì)算機(jī)根據(jù)標(biāo)定時(shí)的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行校正， 校整精度《2%?？垢蓴_性能是儀器性能的重要指標(biāo)之一，本發(fā)明的機(jī)內(nèi)電路較為復(fù)雜， 包括以下有效措施①抗干擾電源；②外圍電路采用CMOS，降低功耗，提
高了穩(wěn)定性；③設(shè)計(jì)了一個(gè)硬件抗干擾電路，自動(dòng)封閉干擾脈沖；④軟件設(shè) 計(jì)具有識(shí)別錯(cuò)碼能力，自動(dòng)糾錯(cuò)。圖6和圖7揭示了本發(fā)明的殼體上按鍵的布置圖。前面板包括多功能顯 示屏21、測量鍵22、粒徑鍵23、打印鍵24、選擇鍵25、調(diào)整鍵26、數(shù)據(jù)/ 時(shí)鐘鍵27、清除鍵28、周期鍵29、 UCL鍵30、設(shè)置鍵31、內(nèi)置式打印機(jī)32、 采樣口33;后面板包括自凈口34、采樣流量顯示35、流量調(diào)節(jié)36、電源插 口 37、電源開關(guān)38。下面簡單介紹下各個(gè)按鍵的功能-(1) 多功能顯示屏(LED顯示屏)——通過按鍵操作，可顯示年、月、 日；分、時(shí)、秒；粒徑檔別以及塵埃顆粒的測量數(shù)據(jù)。(2) 數(shù)據(jù)/時(shí)鐘鍵一一顯示年、月、日；分、時(shí)、秒。(3) 測量鍵一一按此鍵，儀器中氣泵開始工作，使儀器處于測量或自 凈狀態(tài)；再按一次，氣泵停止工作，儀器處于準(zhǔn)備狀態(tài)。(4) 粒徑鍵——每按一次，儀器便按0.3、 0.5、 0.7、 1.0、 2.0、 5.0 ( u m)……順序循環(huán)顯示某一粒徑的粒子數(shù)。(5) 調(diào)整鍵一一選擇設(shè)置內(nèi)容。每按一次，便按年一月一日一時(shí)一分 —秒—年—月……順序改變?cè)O(shè)置內(nèi)容。(6) 選擇鍵一一每按一次，改變顯示方式一次，其順序?yàn)槌田@一選顯 —窗顯一觀察一程顯……。(7) 打印鍵——按一次鍵，儀器執(zhí)行打印功能，再按一次打印命令取消。(8) 清除鍵一_按一次鍵，測量數(shù)據(jù)清零，測量周期重新開始。(9) 期鍵--每按一次儀器便按lmin—2min—3min—10min—lmin—…選擇測量周期。(10) UCL鍵——儀器進(jìn)入置信上限計(jì)算功能。(11) 設(shè)置鍵一一修改年、月、日、時(shí)、分、秒數(shù)據(jù)。(12) 內(nèi)置打印機(jī)一一打印出紙置于儀器上部。(13) 采樣口一_現(xiàn)場采樣進(jìn)口。(14) 自凈口一_儀器處于自凈狀態(tài)下與采樣口 (位于儀器頂部)軟管 連接使用。(15) 采樣流量計(jì)一一指示采樣流量。
(16) 流量調(diào)節(jié)__調(diào)節(jié)采樣流量。(17) 電源插口——接入220V/50Hz交流電。(18) 電源開關(guān)一一控制儀器電源的接通或斷開。 本發(fā)明的使用方法，包括以下步驟(1) 準(zhǔn)備與測量經(jīng)預(yù)熱后，在準(zhǔn)備狀態(tài)下按測量鍵22，儀器即開始一個(gè)檢測周期，此時(shí) 測量指示燈和程序指示燈亮，氣泵19開始工作，此時(shí)，可觀察后面板上的 采樣流量顯示35，若流量正常，即可測量；若流量高于或低于2.83L，則可 用小起子通過流量調(diào)節(jié)36將流量調(diào)至2. 83L，當(dāng)多功能顯示屏21上原來的 "READY"字樣消失，所顯示的數(shù)據(jù)為"0"，若原來顯示時(shí)間，則保持不變， 直到再次按時(shí)鐘/數(shù)據(jù)鍵27才開始顯示粒子數(shù)；(2) 測量操作i 儀器自凈用軟管將采樣口 33與自凈口 34連接，使O. 3um檔總計(jì) 數(shù)連續(xù)三次為零，每次1分鐘，則視儀器自凈結(jié)束；ii將軟管兩端口分別與采樣口 33、采樣喇叭口 (附件)連接，儀器進(jìn) 入測量狀態(tài)，為防止管道內(nèi)壁吸附的塵埃粒子影響測量結(jié)果，應(yīng)放過一至二 遍測量數(shù)據(jù)；iii在測量過程中，按測量鍵22，則儀器立即停止測量，若在測量過程 中按清除鍵28，則當(dāng)前測量周期結(jié)束，數(shù)據(jù)無效，下一個(gè)測量周期立即開始；(3) 打印測量結(jié)果需打印時(shí)，可按打印鍵，這時(shí)打印指示燈亮，表示檢測周期結(jié) 束后，可自動(dòng)打印出檢測結(jié)果，再次按打印鍵24，打印指示燈滅，打印命令 解除；(4) 充電操作當(dāng)儀器中的電池電量用完時(shí)，儀器將自動(dòng)關(guān)閉，待充好電后才能使用。 在關(guān)閉電源開關(guān)狀態(tài)下，儀器接上充電器便進(jìn)行充電，此時(shí)充電器上指示燈顯示紅色，當(dāng)指示燈顯示綠色時(shí)，表示充電完成。建議每次充電的時(shí)間為6小時(shí)(關(guān)機(jī)狀態(tài))。除上述優(yōu)選實(shí)施方案之外，本發(fā)明尚有多種具體的實(shí)施方式。凡采用等同替換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種塵埃粒子計(jì)數(shù)器，包括有殼體及設(shè)置在殼體內(nèi)部的光學(xué)傳感器和前置放大器，所述的光學(xué)傳感器包括照明系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換器(8)和氣路系統(tǒng)，所述的照明系統(tǒng)、散射光收集系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)的軸線相交于光敏感區(qū)中心點(diǎn)，且兩兩垂直；在所述的照明系統(tǒng)中，沿半導(dǎo)體激光器組件(1)發(fā)出的平行激光束前進(jìn)方向上依次設(shè)置有聚焦透鏡(2)、光敏感區(qū)(3)和光陷阱(4)；所述的氣路系統(tǒng)包括進(jìn)氣管(9)、光敏感區(qū)(3)和出氣管(10)；所述的散射光收集系統(tǒng)為單一孔徑的球面反射鏡，光敏感區(qū)(3)和光電轉(zhuǎn)換器(8)光敏面的位置分別位于球面反射鏡球心附近兩側(cè)的共軛面處，其特征在于氣路系統(tǒng)包括氣溶膠入口、氣溶膠出口、光散射腔(17)、氣泵(19)和空氣過濾器(20)，所述的空氣過濾器(20)包括相互固定連接的過濾器座(11)和過濾器蓋(16)，以及設(shè)置其內(nèi)部的過濾膜(12)和壓圈(14)，壓圈(14)上排列設(shè)置有若干個(gè)小孔，使氣流能均勻地通過過濾膜(12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述的散射 光收集系統(tǒng)也可以由依次設(shè)置的旋轉(zhuǎn)凹面反射鏡(5)、光敏感區(qū)(3)、光闌 (6)、中繼透鏡組(7)組成，所述的光敏感區(qū)(3)與光闌(6)分別位于旋轉(zhuǎn)凹面 反射鏡(5)的兩個(gè)共軛位置處，所述的中繼透鏡組(7)設(shè)置在光闌(6)和光電 轉(zhuǎn)換器(8)之間，光闌(6)與光電轉(zhuǎn)換器(8)敏感面分別位于中繼透鏡組(7)的 兩個(gè)共軛位置處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述的光陷 阱(4)為雙錐形結(jié)構(gòu)，沿激光束前進(jìn)方向上依次為入口、中部和底部，其尺 寸先從大變到小，再從小變到大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述的半導(dǎo) 體激光器組件(l)的波長為780nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述的光電 轉(zhuǎn)換器(8)是光電二極管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述的前置 放大器采用寬帶型對(duì)數(shù)放大電路，其帶寬與散射光脈沖的頻譜寬度相一致。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于該塵埃粒子 計(jì)數(shù)器的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用交直流兩用的形式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于所述的供電 系統(tǒng)還包括一個(gè)電池保護(hù)電路。
9. 權(quán)利要求1所述的塵埃粒子計(jì)數(shù)器的使用方法，包括以下步驟(1) 準(zhǔn)備與測量經(jīng)預(yù)熱后，在準(zhǔn)備狀態(tài)下按測量鍵(22)，儀器即開始一個(gè)檢測周期，此 時(shí)測量指示燈和程序指示燈亮，氣泵(19)開始工作，此時(shí)，可觀察后面板上的采樣流量顯示(35)，若流量正常，即可測量；若流量高于或低于2.83L， 則可用小起子通過流量調(diào)節(jié)(36)將流量調(diào)至2.83L，當(dāng)多功能顯示屏(21)上 原來的"READY"字樣消失，所顯示的數(shù)據(jù)為"0"，若原來顯示時(shí)間，則保 持不變，直到再次按時(shí)鐘/數(shù)據(jù)鍵(27)才開始顯示粒子數(shù)；(2) 測量操作i儀器自凈用軟管將采樣口(33)與自凈口(34)連接，使0.3um檔總 計(jì)數(shù)連續(xù)三次為零，每次1分鐘，則視儀器自凈結(jié)束；ii將軟管兩端口分別與采樣口 (33)、采樣喇叭口 (附件)連接，儀器 進(jìn)入測量狀態(tài)，為防止管道內(nèi)壁吸附的塵埃粒子影響測量結(jié)果，應(yīng)放過一至 二遍測量數(shù)據(jù)；iii在測量過程中，按測量鍵(22)，則儀器立即停止測量，若在測量過 程中按清除鍵(28)，則當(dāng)前測量周期結(jié)束，數(shù)據(jù)無效，下一個(gè)測量周期立即 開始；(3) 打印測量結(jié)果需打印時(shí)，可按打印鍵，這時(shí)打印指示燈亮，表示檢測周期結(jié) 束后，可自動(dòng)打印出檢測結(jié)果，再次按打印鍵(24)，打印指示燈滅，打印命 令解除；(4) 充電操作當(dāng)儀器中的電池電量用完時(shí)，儀器將自動(dòng)關(guān)閉，待充好電后才能使用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種塵埃粒子計(jì)數(shù)器及其使用方法。儀器包括有殼體及設(shè)置在殼體內(nèi)部的光學(xué)傳感器和前置放大器，所述的光學(xué)傳感器的氣路系統(tǒng)包括氣溶膠入口、氣溶膠出口、光散射腔、氣泵和空氣過濾器，所述的空氣過濾器包括相互固定連接的過濾器座和過濾器蓋，以及設(shè)置其內(nèi)部的過濾膜和壓圈，壓圈上排列設(shè)置有若干個(gè)小孔，使氣流能均勻地通過過濾膜。本發(fā)明為一款功能多、測試精度高、速度快、操作方便的塵埃粒子計(jì)數(shù)器。
文檔編號(hào)G01N15/12GK101162195SQ20071019011
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者民 孫, 鄒麗新, 黃惠杰 申請(qǐng)人:蘇州華達(dá)儀器設(shè)備有限公司