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PM2.5传感器中激光、红外原理之间的区别是什么

2020年10月26日 17:02 次阅读

PM是“parTIculatematter(颗粒物)”的缩写,悬浮在空气中,直径小于等于2.5微米的称为PM2.5,又称细颗粒物。与较粗大的颗粒物相比,细颗粒物富含更大量的有毒有害物质,而且能在大气中停留更长时间,输送距离也更远,对大气环境及人体健康的影响也更大,是导致黑肺和雾霾天的主要凶手。在颗粒物PM2.5监测设备中,选用的传感器主要有两种:红外原理PM2.5传感器与激光原理PM2.5传感器。

红外原理PM2.5传感器由于精度不够主要用于工矿扬尘,检测对象为大粒径、高浓度粉尘,检测级别是mg/m3,无法准确测量PM2.5的浓度,只能检测灰尘污染程度,当然早期的空气净化器也是使用这种原理传感器,测量结果仅供参考,准确度偏低,一般用于判断灰尘污染程度等级。后来激光型PM2.5传感器的诞生,可以精确测量PM2.5浓度,主要应用在PM2.5检测领域,可嵌入到家用(车载、手持)空气检测仪、空气净化器中,新型激光型PM2.5传感器是基于定量测量,可检测0.3μm的颗粒物,能够精确测量PM1.0、PM2.5、PM10的数值,精度高。

那么两者之间有什么区别呢?

1、结构原理

红外原理PM2.5传感器的结构和电路相对简单。其光源为红外LED光源,气流进出风口主要靠电阻发热以获得热气流流动,当有颗粒物通过时,接触到LED光源之后发生反射现象,光敏探测器接收到不同强度的反射光,再通过放大处理及运算后得到检测结果。

而激光原理PM2.5传感器的结构和电路相对复杂。其光源为激光二极管。采样空气通过风扇或鼓风机推动,通过复杂设计的风道,进行检测。当空气中的细颗粒物进入激光束所在区域时,将使激光发生散射;散射光在空间360°都有辐射,在适当位置放置光电探测器用以接收散射光,然后经过光电探测器的光电效应产生电流信号,经运放电路放大及处理后,即可得到细颗粒物浓度值。输出信号可用串口、I²C、PWM等多种方式。

2、测量精度与寿命

红外原理PM2.5传感器只能检测到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的大颗粒有响应,而且又仅用加热电阻来推动采样气流,采样数较少,数据计算完全交由上位机进行。而激光原理PM2.5传感器可以检测到0.3um以上的颗粒。因为自带高性能MCU,采用风扇或鼓风机采集大量数据,经由专业颗粒物计数算法分析,所以,在采样方式、数据准确性、算法处理等方面都比红外PM2.5传感器更有优势。

3、价格与成本

红外原理PM2.5传感器由于结构简单所以成本一般在20~50元之间。而激光原理PM2.5传感器由于结构相对复杂,市场价格在90-180元之间。因为增加了激光发生器和风机等机构并且需要复杂电路结构,技术门槛较高,所以价格较贵一些。

4、发展趋势

在激光原理PM2.5传感器进入民用领域之前,很多监测PM2.5的仪器都采用红外原理PM2.5传感器。但是随着传感器行业的发展,加上一些大厂实现了激光原理PM2.5传感器的批量化生产,激光原理PM2.5传感器的造价在逐步降低。

fqj

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