隨著近幾年來空氣的質(zhì)量問題越來越受到人們的關(guān)注。PM2.5(細(xì)顆粒物)是空氣重要污染物之一,其對(duì)人體的危害較大,因?yàn)榭諝忸w粒污染物的由微粒、酸性液滴、有機(jī)化學(xué)品、金屬、土壤或灰塵等組成,而且空氣顆粒污染物往往還會(huì)附著有對(duì)人體有害的病菌,其外細(xì)顆粒物的大小與其致病風(fēng)險(xiǎn)有著密切關(guān)聯(lián),10微米(
PM10)以下的顆粒物(尺寸大約為人類頭發(fā)直徑的八分之一)可以穿過鼻腔被吸入肺部深處,長期吸入會(huì)造成,細(xì)顆粒物在肺部進(jìn)行累積,引發(fā)嚴(yán)重的健康問題,如果是患有呼吸疾病的患者,可能會(huì)造成急性發(fā)作,危及生命。

空氣的質(zhì)量問題,不管是室外環(huán)境還是室內(nèi)環(huán)境,都應(yīng)該引起我們的重視,室外大環(huán)境,需要我們齊心協(xié)力一同治理,而室內(nèi)的空氣質(zhì)量,除了是室外大環(huán)境引起的之外,室內(nèi)的自身材料、操作等也是會(huì)引起很大的改變的。人們?nèi)粘I钪性谑覂?nèi)的時(shí)間是比較多的,重視室內(nèi)環(huán)境變化,才能知道怎么改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。
室內(nèi)的空氣質(zhì)量情況,我們一般會(huì)用細(xì)
顆粒物傳感器(
PM2.5傳感器、
粉塵傳感器)來感知室內(nèi)的空氣細(xì)顆粒物的情況。那么,這些傳感器是怎么檢測(cè)出空氣的顆粒物數(shù)量的,其原理是什么呢?
細(xì)
顆粒物傳感器常用的有激光原理和紅外原理兩大類的傳感器。
【紅外PM2.5傳感器】原理其光源為紅外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),當(dāng)有顆粒物通過時(shí),接觸到LED光源之后發(fā)生反射現(xiàn)象,光敏探測(cè)器接收到不同強(qiáng)度的反射光,再通過放大處理及運(yùn)算后得到檢測(cè)結(jié)果。紅外線光強(qiáng)度非常微弱,在測(cè)量顆粒時(shí)強(qiáng)度不足,可用濁度法代替。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。
優(yōu)點(diǎn)壽命長:紅外光作為光源,一般的壽命可以達(dá)到10萬小時(shí)以上,相對(duì)來說使用壽命是比激光長很多的。
性價(jià)比高:紅外原理
PM2.5傳感器的結(jié)構(gòu)和電路相對(duì)簡單,技術(shù)成熟,相對(duì)其制作成本比激光的便宜很對(duì),性價(jià)比很高;
缺點(diǎn)不精準(zhǔn):由于采用紅外光散射,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,因?yàn)閿?shù)值會(huì)飄,不能定量測(cè)量。
可檢測(cè)顆粒物直徑相對(duì)大:由于光源不同,于紅外線的波長范圍為 700 至 1000um,最小紅外傳感器最小僅能檢測(cè)出0.5µm直徑的細(xì)顆粒物,使用紅外線散射傳感器無法實(shí)現(xiàn)高精度的顆粒濃度檢測(cè);
【激光PM2.5傳感器】原理激光傳感器的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,在適當(dāng)位置放置光電探測(cè)器用以接收散射光,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)運(yùn)放電路放大及處理后,基于米氏(MIE)理論的算法,微處理器得到顆粒等效粒徑和單位體積內(nèi)不同顆粒大小的顆粒數(shù),即可得到細(xì)顆粒物濃度值。輸出信號(hào)可用串口、I²C、PWM等多種方式。
優(yōu)點(diǎn)可檢測(cè)較小顆粒:激光傳感器其采用激光二極管作為光源,激光的波長 655um,可以檢測(cè)到0.3µm直徑的細(xì)顆粒物;
缺點(diǎn)壽命相對(duì)短:其連續(xù)工作壽命一般為 10000-12000 小時(shí)左右,相對(duì)紅外的長達(dá)10萬小時(shí),壽命相對(duì)較短;
成本高:由于
激光傳感器其結(jié)構(gòu)和技術(shù)與紅外傳感器的不同,
激光傳感器的成本比紅外傳感器的成本要高上不少;
不管是紅外還是激光
PM2.5傳感器,都合適用于嵌入到各種
空氣凈化器以及細(xì)微顆粒物濃度相關(guān)的儀器儀表、
空氣凈化器等環(huán)境改善設(shè)備中,或用于其他需要檢測(cè)PM2.5濃度的場(chǎng)景。