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空气净化器中PM2.5传感器的工作原理

2017-09-20 来源:温湿度
    说到空气净化器相信大家都不陌生,特别是这几年空气质量变差,人们对健康重视,空气净化器成为了热销产品。空气净化器中必备的一个重要原件是PM2.5传感器。下文将为您详解,这个看似不起眼的部件到底怎么用。

    PM2.5传感器的工作原理

    在当前的空气净化领域,空气质量传感器几乎已经成为净化设备的标配附件,其作用是对空气中的PM2.5等颗粒物浓度进行监测,工作原理如下:

    在传感器内部设有恒定光源(如红外发光二极管),空气通过光线时,其中的颗粒物会对其进行散射,造成光强的衰减。其相对衰减率与颗粒物的浓度成一定比例。

    红外传感器内部结构一览
    在与光源对角的另一侧设有光线探测器(如光电晶体管),它能够探测到被颗粒物反射的光线,并根据反射光强度输出PWM信号(脉宽调制信号),从而判断颗粒物的浓度。对于不同粒径的颗粒物(如PM10和PM2.5),其能够输出多个不同的信号加以区分。

    看似简单的工作过程中,其实包含着光线的散射、反射、光强的衰减以及复杂的算法,我们之所以能够在传感器上或以不同颜色、或以数字形式直观看到空气质量指数,传感器功不可没。目前市场上主流的传感器分为两种:红外颗粒物传感器和激光颗粒物传感器,在工作原理方面,二者差别并不算太大;但结构方面却大有不同。

    设计的不同带来的是测量精度的差异,红外传感器采用红外发光二极管作为光源,而激光式传感器则采用更为稳定的激光二极管。

    在传感器工作过程中,必需条件之一是流动的空气通过光源和接收器之间的交叉区域。为了驱动气流,红外传感器采用电阻加热的方式,利用热空气带动周围气体流动;激光式传感器则在内部设有固定的风机。

    信号输出方面,红外传感器内部的光电晶体管只能输出脉宽调制信号(PWM信号),这种信号并不能直观显示空气中颗粒物的浓度,需要经过进一步计算才能得出颗粒物浓度范围;激光传感器内部光电探测器的光电效应会产生电流信号,经电路放大处理后,可得到颗粒物的浓度值,信号一般为串口输出。

    另外,红外传感器采用电阻加热方式驱动气流,颗粒物的采样数较少,测试精度略显不足;而激光传感器采用风机驱动,数据采集量足够大,在一定程度上能够保证数据的精确性。

    当然,高精度也是有一定副作用的——激光传感器的寿命相较红外传感器更短,不过随着技术的不断改进,目前大部分传感器均有不错的表现。
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