一種pm2.5傳感器及其自動(dòng)校準(zhǔn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種PM2.5傳感器及其自動(dòng)校準(zhǔn)方法，通過(guò)潔凈空氣對(duì)傳感器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，克服了由于顆粒物積累造成的誤差，確保在使用周期內(nèi)傳感器的檢測(cè)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度。其技術(shù)方案為：PM2.5傳感器包括檢測(cè)氣體通道、校準(zhǔn)氣體通道、檢測(cè)光源單元、光接收單元、信號(hào)處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元和檢測(cè)室。將檢測(cè)室進(jìn)氣通道分為檢測(cè)氣體通道和校準(zhǔn)氣體通道，分別采用外界空氣和過(guò)濾后的潔凈空氣，得到PM2.5的檢測(cè)濃度和背景濃度，從而能夠利用背景濃度對(duì)檢測(cè)濃度進(jìn)行校準(zhǔn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種PM2.5傳感器及其自動(dòng)校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及空氣中PM2.5顆粒物濃度檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及基于光散射法的PM2.5檢測(cè)的傳感器以及使用這一傳感器的對(duì)PM2.5濃度的自動(dòng)校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PM2.5指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物，它粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)(如重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響非常大。2012年2月，中國(guó)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)，其中增設(shè)了 PM2.5的濃度限值。因此，對(duì)空氣中PM2.5濃度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量具有重要意義。
[0003]目前，檢測(cè)空氣中懸浮顆粒物質(zhì)量濃度的傳感器主要是基于光散射原理。根據(jù)光散射原理，空氣中的顆粒物在一定強(qiáng)度的光束照射下，會(huì)向周?chē)臻g發(fā)出散射光。光電探測(cè)器采集散射光脈沖信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電壓脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的大小對(duì)應(yīng)于顆粒的粒徑，脈沖的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)于顆粒的個(gè)數(shù)。當(dāng)采樣氣體流量與采樣時(shí)間固定后，便能測(cè)出某一特定體積內(nèi)對(duì)應(yīng)粒子的濃度。
[0004]基于光散射原理的PM2.5傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，便于實(shí)時(shí)測(cè)量，適用于車(chē)載空氣凈化系統(tǒng)，對(duì)車(chē)內(nèi)外PM2.5濃度進(jìn)行檢測(cè)。然而長(zhǎng)時(shí)間的使用后，顆粒物會(huì)在傳感器內(nèi)部積聚，甚至粘附在光源、光路以及光電探測(cè)器上，使得散射光信號(hào)的采集出現(xiàn)誤差，造成傳感器的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。
[0006]本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供了一種PM2.5傳感器及其自動(dòng)校準(zhǔn)方法，通過(guò)潔凈空氣對(duì)傳感器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，克服了由于顆粒物積累造成的誤差，確保在使用周期內(nèi)傳感器的檢測(cè)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:本發(fā)明揭示了一種PM2.5傳感器，包括檢測(cè)氣體通道、校準(zhǔn)氣體通道、檢測(cè)光源單元、光接收單元、信號(hào)處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元及檢測(cè)室，其中所述電磁閥控制單元控制所述電磁閥在所述檢測(cè)氣體通道與所述校準(zhǔn)氣體通道之間切換，所述校準(zhǔn)氣體通道對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾，產(chǎn)生潔凈氣體通入所述檢測(cè)室，所述檢測(cè)光源單元發(fā)出光束，所述光接收單元對(duì)產(chǎn)生的散射光進(jìn)行采集并將其轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號(hào)，所述信號(hào)處理單元根據(jù)接收到的電壓脈沖信號(hào)計(jì)算得到PM2.5的背景濃度值，所述檢測(cè)氣體通道直接將外部空氣不經(jīng)過(guò)濾通入檢測(cè)室，計(jì)算得到PM2.5的檢測(cè)濃度值，所述信號(hào)處理單元利用所述PM2.5的背景濃度值對(duì)所述PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)，并輸出校準(zhǔn)后的PM2.5濃度值。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的PM2.5傳感器的一實(shí)施例，所述電磁閥具有一個(gè)與進(jìn)氣口相連的吸氣口和兩個(gè)分別與所述檢測(cè)氣體通道以及所述校準(zhǔn)氣體通道相連的出氣口。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的PM2.5傳感器的一實(shí)施例，所述電磁閥控制單元包括計(jì)時(shí)子單元和電磁閥開(kāi)關(guān)子單元，其中所述計(jì)時(shí)子單元設(shè)定一個(gè)確定時(shí)間，經(jīng)過(guò)所述確定時(shí)間后發(fā)出切換信號(hào)，所述電磁閥開(kāi)關(guān)子單元根據(jù)所述切換信號(hào)控制所述電磁閥的通斷，用于切換所述檢測(cè)氣體通道和所述校準(zhǔn)氣體通道。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的PM2.5傳感器的一實(shí)施例，所述校準(zhǔn)氣體通道設(shè)有過(guò)濾器，所述過(guò)濾器捕捉空氣中的細(xì)小顆粒，對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾以產(chǎn)生潔凈氣體。
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明的PM2.5傳感器的一實(shí)施例，所述檢測(cè)光源單元包括激光二極管和整形透鏡，所述激光二極管發(fā)出激光光束，所述整形透鏡將所述激光光束整形后投射到檢測(cè)室內(nèi)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的PM2.5傳感器的一實(shí)施例，所述光接收單元包括光電二極管和匯聚透鏡，所述匯聚透鏡收集檢測(cè)室內(nèi)的散射光并將其匯聚到所述光電二極管，所述光電二極管接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號(hào)并發(fā)送至所述信號(hào)處理單元。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的PM2.5傳感器的一實(shí)施例，所述信號(hào)處理單元包括信號(hào)放大單元、濃度計(jì)算單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以及濃度校準(zhǔn)單元，所述電壓脈沖信號(hào)經(jīng)所述信號(hào)放大單元放大后傳輸至所述濃度計(jì)算單元，所述濃度計(jì)算單元根據(jù)電信號(hào)計(jì)算獲得相應(yīng)的PM2.5濃度信號(hào)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用以存儲(chǔ)所述PM2.5的背景濃度值和所述PM2.5的檢測(cè)濃度值，所述濃度校準(zhǔn)單元根據(jù)所存儲(chǔ)的PM2.5的背景濃度值對(duì)所述PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的PM2.5傳感器的一實(shí)施例，所述傳感器還包括傳感器殼體，所述傳感器殼體上設(shè)置有進(jìn)氣口和風(fēng)扇，開(kāi)啟所述風(fēng)扇，空氣從所述進(jìn)氣口進(jìn)入所述傳感器并經(jīng)由所述風(fēng)扇排出。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的PM2.5傳感器的一實(shí)施例，所述檢測(cè)光源單元和所述光接收單元均位于所述檢測(cè)室內(nèi)，所述檢測(cè)室的兩端分別連接進(jìn)氣通道和排氣通道，所述排氣通道與所述風(fēng)扇相連。
[0016]本發(fā)明還揭示了一種基于PM2.5傳感器實(shí)現(xiàn)的PM2.5濃度自動(dòng)校準(zhǔn)方法，所述方法包括:
[0017]進(jìn)氣口與校準(zhǔn)氣體通道相連通的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)；
[0018]進(jìn)入的空氣經(jīng)過(guò)濾后成為潔凈空氣，再進(jìn)入檢測(cè)室；
[0019]在檢測(cè)室中對(duì)潔凈空氣進(jìn)行照射形成第一散射光，接收到第一散射光并將其轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)；
[0020]根據(jù)第一電信號(hào)計(jì)算得到PM2.5背景濃度值并加以存儲(chǔ)；
[0021]判斷PM2.5的背景濃度值是否小于設(shè)定閾值，若超過(guò)設(shè)定閾值則說(shuō)明傳感器內(nèi)部灰塵積累過(guò)多；
[0022]判斷計(jì)時(shí)是否達(dá)到設(shè)定時(shí)間，若達(dá)到設(shè)定時(shí)間則將進(jìn)氣口切換至與檢測(cè)氣體通道相連通；
[0023]檢測(cè)室中對(duì)空氣進(jìn)行照射形成第二散射光，接收到第二散射光并將其轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)；
[0024]根據(jù)第二電信號(hào)計(jì)算得到PM2.5的檢測(cè)濃度值并加以存儲(chǔ)；
[0025]根據(jù)PM2.5的背景濃度值對(duì)PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)，從而得到校準(zhǔn)后的PM2.5濃度值。
[0026]本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明的PM2.5傳感器的設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用簡(jiǎn)便。PM2.5傳感器包括檢測(cè)氣體通道、校準(zhǔn)氣體通道、檢測(cè)光源單元、光接收單元、信號(hào)處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元和檢測(cè)室。將檢測(cè)室進(jìn)氣通道分為檢測(cè)氣體通道和校準(zhǔn)氣體通道，分別采用外界空氣和過(guò)濾后的潔凈空氣，得到PM2.5的檢測(cè)濃度和背景濃度，從而能夠利用背景濃度對(duì)檢測(cè)濃度進(jìn)行校準(zhǔn)，有效排除了顆粒物積累對(duì)傳感器輸出結(jié)果的影響，提高了PM2.5濃度的檢測(cè)精度，且過(guò)濾后的潔凈空氣作為一種保護(hù)氣，對(duì)傳感器有一定清潔作用，延長(zhǎng)了傳感器的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1示出了本發(fā)明的PM2.5傳感器的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2示出了基于PM2.5傳感器實(shí)現(xiàn)的PM2.5濃度自動(dòng)校準(zhǔn)方法的較佳實(shí)施例的流程圖。
[0029]圖3示出了電磁閥控制單元的較佳實(shí)施例的原理圖。
[0030]圖4示出了信號(hào)處理單元的較佳實(shí)施例的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開(kāi)的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類(lèi)似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。
[0032]請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1示出了本發(fā)明的PM2.5傳感器的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。PM2.5傳感器包括檢測(cè)氣體通道4、校準(zhǔn)氣體通道5、檢測(cè)光源單元7、光接收單元9、信號(hào)處理單元、電磁閥
3、電子閥控制單元、檢測(cè)室8 ο電磁閥控制單元控制電磁閥3在檢測(cè)氣體通道4與校準(zhǔn)氣體通道5之間切換。校準(zhǔn)氣體通道5對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾，產(chǎn)生潔凈氣體通入檢測(cè)室8。檢測(cè)光源單元7發(fā)出光束，光接收單元9對(duì)產(chǎn)生的散射光進(jìn)行采集并將其轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號(hào)。信號(hào)處理單元根據(jù)接收到的電壓脈沖信號(hào)計(jì)算得到PM2.5的背景濃度值。檢測(cè)氣體通道4直接將外部空氣不經(jīng)過(guò)濾通入檢測(cè)室8，計(jì)算得到PM2.5的檢測(cè)濃度值。信號(hào)處理單元利用PM2.5的背景濃度值對(duì)PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)，并輸出校準(zhǔn)后的PM2.5濃度值。
[0033]此外，傳感器還包括矩形的傳感器殼體I，進(jìn)氣口2位于傳感器殼體I的左端，風(fēng)扇11位于傳感器殼體I的一側(cè)，開(kāi)啟風(fēng)扇11，空氣就從進(jìn)氣口 2進(jìn)入傳感器并經(jīng)由風(fēng)扇11排出。
[0034]傳感器殼體I內(nèi)設(shè)有電磁閥3、檢測(cè)氣體通道4、校準(zhǔn)氣體通道5、檢測(cè)室8、排氣通道10。電磁閥3具有一個(gè)與進(jìn)氣口 2相連的吸氣口和兩個(gè)分別與檢測(cè)氣體通道4以及校準(zhǔn)氣體通道5相連的出氣口，電磁閥3可在進(jìn)氣口 2與檢測(cè)氣體通道5相連通或進(jìn)氣口 2與校準(zhǔn)氣體通道5相連通之間切換。具體而言，如圖3所示，在電磁閥控制單元中包括計(jì)時(shí)子單元31和電磁閥開(kāi)關(guān)子單元32，計(jì)時(shí)子單元31設(shè)定一個(gè)確定時(shí)間，經(jīng)過(guò)這一確定時(shí)間后發(fā)出切換信號(hào)，電磁閥開(kāi)關(guān)子單元32根據(jù)切換信號(hào)控制電磁閥3的通斷，用于切換檢測(cè)氣體通道4和校準(zhǔn)氣體通道5。
[0035]校準(zhǔn)氣體通道5內(nèi)設(shè)有過(guò)濾器6，可以捕捉空氣中的細(xì)小顆粒，對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾以產(chǎn)生潔凈氣體。
[0036]檢測(cè)室8內(nèi)設(shè)有檢測(cè)光源單元7、光接收單元9，檢測(cè)室8—側(cè)與檢測(cè)氣體通道4相連，另一側(cè)與排氣通道10相連，排氣通道10連通風(fēng)扇11。
[0037]檢測(cè)光源單元7中包括激光二極管和整形透鏡。激光二極管發(fā)出激光光束，整形透鏡將所述激光光束整形后投射到檢測(cè)室內(nèi)。光接收單元9中包括光電二極管和匯聚透鏡。匯聚透鏡收集檢測(cè)室8內(nèi)的散射光并將其匯聚到光電二極管，光電二極管接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號(hào)并發(fā)送至信號(hào)處理單元。
[0038]如圖4所示，信號(hào)處理單元包括信號(hào)放大單元121、濃度計(jì)算單元122、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元123以及濃度校準(zhǔn)單元124。電壓脈沖信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大單元121放大后傳輸至濃度計(jì)算單元122，濃度計(jì)算單元122根據(jù)電信號(hào)計(jì)算獲得相應(yīng)的PM2.5濃度信號(hào)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元123用以存儲(chǔ)PM2.5的背景濃度值和PM2.5的檢測(cè)濃度值，濃度校準(zhǔn)單元124根據(jù)所存儲(chǔ)的PM2.5的背景濃度值對(duì)PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0039]圖2進(jìn)一步示出了PM2.5傳感器的工作流程，亦即使用圖1所示的PM2.5傳感器進(jìn)行PM2.5濃度的自動(dòng)校準(zhǔn)的方法的流程。請(qǐng)參考圖2，本實(shí)施例的自動(dòng)校準(zhǔn)方法的詳細(xì)步驟如下。
[0040]步驟SI:控制電磁閥，進(jìn)氣口與校準(zhǔn)氣體通道連通，同時(shí)計(jì)時(shí)單元開(kāi)啟計(jì)時(shí)。
[0041]在本步驟中，是通過(guò)電子閥控制單元控制電磁閥使得進(jìn)氣口與校準(zhǔn)氣體通道相連通。隨后空氣從校準(zhǔn)氣體通道經(jīng)過(guò)濾后成為潔凈空氣進(jìn)入檢測(cè)室。
[0042]步驟S2:開(kāi)啟激光二極管，采集散射光強(qiáng)，計(jì)算PM2.5的背景濃度值。
[0043]在檢測(cè)室中，檢測(cè)光源單元對(duì)潔凈空氣進(jìn)行照射形成散射光，光接收單元接收到散射光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。信號(hào)處理單元根據(jù)光接收單元產(chǎn)生的電信號(hào)計(jì)算得到PM2.5的背景濃度值，并儲(chǔ)存這一背景濃度值。
[0044]步驟S3:判斷PM2.5的背景濃度值是否小于設(shè)定閾值，若小于則進(jìn)入步驟S4，否則進(jìn)入步驟S5。
[0045]步驟S4:判斷計(jì)時(shí)是否達(dá)到設(shè)定值，若是則進(jìn)入步驟S6，如否則轉(zhuǎn)到步驟SI。
[0046]由電磁閥控制單元中的計(jì)時(shí)子單元判斷計(jì)時(shí)是否達(dá)到設(shè)定時(shí)間。
[0047]步驟S5:提醒用戶(hù)清潔傳感器，然后轉(zhuǎn)入步驟S4。
[0048]當(dāng)PM2.5的背景濃度值小于設(shè)定閾值時(shí)，說(shuō)明傳感器內(nèi)部灰塵積累過(guò)多，需要清潔傳感器。
[0049]步驟S6:控制電磁閥，進(jìn)氣口與檢測(cè)氣體通道相連。
[0050]說(shuō)明計(jì)時(shí)已經(jīng)到達(dá)設(shè)定時(shí)間，則由計(jì)時(shí)子單元發(fā)出電磁閥開(kāi)關(guān)切換信號(hào)，電子閥開(kāi)關(guān)子單元根據(jù)開(kāi)關(guān)切換信號(hào)控制電磁閥使進(jìn)氣口與檢測(cè)氣體通道相連通。
[0051 ]步驟S7:采集散射光強(qiáng)，計(jì)算PM2.5的檢測(cè)濃度值。
[0052]檢測(cè)室中的檢測(cè)光源單元對(duì)空氣進(jìn)行照射形成散射光，光接收單元接收到散射光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。信號(hào)處理單元根據(jù)光接收單元產(chǎn)生的電信號(hào)計(jì)算得到PM2.5檢測(cè)濃度值，并儲(chǔ)存該濃度值。
[0053]步驟S8:根據(jù)PM2.5的背景濃度值對(duì)PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0054]信號(hào)處理單元中的校準(zhǔn)子單元根據(jù)PM2.5背景濃度值對(duì)PM2.5檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)，從而得到校準(zhǔn)后的PM2.5濃度值。
[0055 ]步驟S9:輸出校準(zhǔn)后的PM2.5的濃度值。
[0056]盡管為使解釋簡(jiǎn)單化將上述方法圖示并描述為一系列動(dòng)作，但是應(yīng)理解并領(lǐng)會(huì)，這些方法不受動(dòng)作的次序所限，因?yàn)楦鶕?jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，一些動(dòng)作可按不同次序發(fā)生和/或與來(lái)自本文中圖示和描述或本文中未圖示和描述但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他動(dòng)作并發(fā)地發(fā)生。
[0057]本領(lǐng)域技術(shù)人員將進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)，結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)施例來(lái)描述的各種解說(shuō)性邏輯板塊、模塊、電路、和算法步驟可實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件、或這兩者的組合。為清楚地解說(shuō)硬件與軟件的這一可互換性，各種解說(shuō)性組件、框、模塊、電路、和步驟在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此類(lèi)功能性是被實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于具體應(yīng)用和施加于整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束。技術(shù)人員對(duì)于每種特定應(yīng)用可用不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能性，但這樣的實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)被解讀成導(dǎo)致脫離了本發(fā)明的范圍。
[0058]結(jié)合本文所公開(kāi)的實(shí)施例描述的各種解說(shuō)性邏輯板塊、模塊、和電路可用通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、分立的門(mén)或晶體管邏輯、分立的硬件組件、或其設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文所描述功能的任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但在替換方案中，該處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)。處理器還可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與DSP核心協(xié)作的一個(gè)或多個(gè)微處理器、或任何其他此類(lèi)配置。
[0059]結(jié)合本文中公開(kāi)的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可直接在硬件中、在由處理器執(zhí)行的軟件模塊中、或在這兩者的組合中體現(xiàn)。軟件模塊可駐留在RAM存儲(chǔ)器、閃存、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤(pán)、可移動(dòng)盤(pán)、⑶-ROM、或本領(lǐng)域中所知的任何其他形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。示例性存儲(chǔ)介質(zhì)耦合到處理器以使得該處理器能從/向該存儲(chǔ)介質(zhì)讀取和寫(xiě)入信息。在替換方案中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以被整合到處理器。處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可駐留在ASIC中。ASIC可駐留在用戶(hù)終端中。在替換方案中，處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可作為分立組件駐留在用戶(hù)終端中。
[0060]在一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例中，所描述的功能可在硬件、軟件、固件或其任何組合中實(shí)現(xiàn)。如果在軟件中實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，則各功能可以作為一條或更多條指令或代碼存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或藉其進(jìn)行傳送。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)和通信介質(zhì)兩者，其包括促成計(jì)算機(jī)程序從一地向另一地轉(zhuǎn)移的任何介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是能被計(jì)算機(jī)訪問(wèn)的任何可用介質(zhì)。作為示例而非限定，這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括ram、rom、EEPR0M、CD_R0M或其它光盤(pán)存儲(chǔ)、磁盤(pán)存儲(chǔ)或其它磁存儲(chǔ)設(shè)備、或能被用來(lái)攜帶或存儲(chǔ)指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的合意程序代碼且能被計(jì)算機(jī)訪問(wèn)的任何其它介質(zhì)。任何連接也被正當(dāng)?shù)胤Q(chēng)為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。例如，如果軟件是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字訂戶(hù)線(DSL)、或諸如紅外、無(wú)線電、以及微波之類(lèi)的無(wú)線技術(shù)從web網(wǎng)站、服務(wù)器、或其它遠(yuǎn)程源傳送而來(lái)，則該同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外、無(wú)線電、以及微波之類(lèi)的無(wú)線技術(shù)就被包括在介質(zhì)的定義之中。如本文中所使用的盤(pán)(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(CD)、激光碟、光碟、數(shù)字多用碟(DVD)、軟盤(pán)和藍(lán)光碟，其中盤(pán)(disk)往往以磁的方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而碟(disc)用激光以光學(xué)方式再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。
[0061]提供對(duì)本公開(kāi)的先前描述是為使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能夠制作或使用本公開(kāi)。對(duì)本公開(kāi)的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都將是顯而易見(jiàn)的，且本文中所定義的普適原理可被應(yīng)用到其他變體而不會(huì)脫離本公開(kāi)的精神或范圍。由此，本公開(kāi)并非旨在被限定于本文中所描述的示例和設(shè)計(jì)，而是應(yīng)被授予與本文中所公開(kāi)的原理和新穎性特征相一致的最廣范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PM2.5傳感器，其特征在于，包括檢測(cè)氣體通道、校準(zhǔn)氣體通道、檢測(cè)光源單元、光接收單元、信號(hào)處理單元、電磁閥、電磁閥控制單元及檢測(cè)室，其中所述電磁閥控制單元控制所述電磁閥在所述檢測(cè)氣體通道與所述校準(zhǔn)氣體通道之間切換，所述校準(zhǔn)氣體通道對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾，產(chǎn)生潔凈氣體后通入所述檢測(cè)室，所述檢測(cè)光源單元發(fā)出光束，所述光接收單元對(duì)產(chǎn)生的散射光進(jìn)行采集并將其轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號(hào)，所述信號(hào)處理單元根據(jù)接收到的電壓脈沖信號(hào)計(jì)算得到PM2.5的背景濃度值，所述檢測(cè)氣體通道直接將外部空氣不經(jīng)過(guò)濾通入檢測(cè)室，計(jì)算得到PM2.5的檢測(cè)濃度值，所述信號(hào)處理單元利用所述PM2.5的背景濃度值對(duì)所述PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)，并輸出校準(zhǔn)后的PM2.5濃度值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述電磁閥具有一個(gè)與進(jìn)氣口相連的吸氣口和兩個(gè)分別與所述檢測(cè)氣體通道以及所述校準(zhǔn)氣體通道相連的出氣口。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述電磁閥控制單元包括計(jì)時(shí)子單元和電磁閥開(kāi)關(guān)子單元，其中所述計(jì)時(shí)子單元設(shè)定一個(gè)確定時(shí)間，經(jīng)過(guò)所述確定時(shí)間后發(fā)出切換信號(hào)，所述電磁閥開(kāi)關(guān)子單元根據(jù)所述切換信號(hào)控制所述電磁閥的通斷，用于切換所述檢測(cè)氣體通道和所述校準(zhǔn)氣體通道。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述校準(zhǔn)氣體通道設(shè)有過(guò)濾器，所述過(guò)濾器捕捉空氣中的細(xì)小顆粒，對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾以產(chǎn)生潔凈氣體。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)光源單元包括激光二極管和整形透鏡，所述激光二極管發(fā)出激光光束，所述整形透鏡將所述激光光束整形后投射到檢測(cè)室內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述光接收單元包括光電二極管和匯聚透鏡，所述匯聚透鏡收集檢測(cè)室內(nèi)的散射光并將其匯聚到所述光電二極管，所述光電二極管接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號(hào)并發(fā)送至所述信號(hào)處理單元。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括信號(hào)放大單元、濃度計(jì)算單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以及濃度校準(zhǔn)單元，所述電壓脈沖信號(hào)經(jīng)所述信號(hào)放大單元放大后傳輸至所述濃度計(jì)算單元，所述濃度計(jì)算單元根據(jù)電信號(hào)計(jì)算獲得相應(yīng)的PM2.5濃度信號(hào)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用以存儲(chǔ)所述PM2.5的背景濃度值和所述PM2.5的檢測(cè)濃度值，所述濃度校準(zhǔn)單元根據(jù)所存儲(chǔ)的PM2.5的背景濃度值對(duì)所述PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述傳感器還包括傳感器殼體，所述傳感器殼體上設(shè)置有進(jìn)氣口和風(fēng)扇，開(kāi)啟所述風(fēng)扇，空氣從所述進(jìn)氣口進(jìn)入所述傳感器并經(jīng)由所述風(fēng)扇排出。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的PM2.5傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)光源單元和所述光接收單元均位于所述檢測(cè)室內(nèi)，所述檢測(cè)室的兩端分別連接進(jìn)氣通道和排氣通道，所述排氣通道與所述風(fēng)扇相連。10.一種基于權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的PM2.5傳感器實(shí)現(xiàn)的PM2.5濃度自動(dòng)校準(zhǔn)方法，所述方法包括: 進(jìn)氣口與校準(zhǔn)氣體通道相連通的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)； 進(jìn)入的空氣經(jīng)過(guò)濾后成為潔凈空氣，再進(jìn)入檢測(cè)室； 在檢測(cè)室中對(duì)潔凈空氣進(jìn)行照射形成第一散射光，接收到第一散射光并將其轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)； 根據(jù)第一電信號(hào)計(jì)算得到PM2.5背景濃度值并加以存儲(chǔ)； 判斷PM2.5的背景濃度值是否小于設(shè)定閾值，若超過(guò)設(shè)定閾值則說(shuō)明傳感器內(nèi)部灰塵積累過(guò)多； 判斷計(jì)時(shí)是否達(dá)到設(shè)定時(shí)間，若達(dá)到設(shè)定時(shí)間則將進(jìn)氣口切換至與檢測(cè)氣體通道相連通； 檢測(cè)室中對(duì)空氣進(jìn)行照射形成第二散射光，接收到第二散射光并將其轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)； 根據(jù)第二電信號(hào)計(jì)算得到PM2.5的檢測(cè)濃度值并加以存儲(chǔ)； 根據(jù)PM2.5的背景濃度值對(duì)PM2.5的檢測(cè)濃度值進(jìn)行校準(zhǔn)，從而得到校準(zhǔn)后的PM2.5濃度值。
【文檔編號(hào)】G01N15/06GK106053309SQ201610536378
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】丁雪臨, 余召鋒
【申請(qǐng)人】上汽大眾汽車(chē)有限公司