颗粒物PM2.5监测设备中使用的传感器主要有两种:红外原理PM2.5传感器和激光原理PM2.5传感器。
众所周知PM是“particulate matter(颗粒物)”的缩写,悬浮在空气中,直径小于等于2.5微米的物质称为PM2.5,也称为细颗粒物。与粗颗粒相比,细颗粒富含有毒有害物质,在大气中停留时间更长,运输距离更长,对大气环境和人体健康的影响更大,是黑肺和霾的主要致病因。
后来又诞生了激光式PM2.5传感器,可以精确测量PM2.5的浓度,主要用于PM2.5检测领域,可以嵌入家用(车载、手持)空气检测器和空气净化器。新型激光型PM2.5传感器基于定量测量,可检测0.3m粒子,并能高精度精确测量PM1.0、PM2.5和PM10值。
那么两者有什么区别呢?
1.结构原理
基于红外原理的PM2.5传感器结构和电路相对简单。光源为红外LED光源,进风口和出风口主要依靠阻力产生热量获得热气流。当粒子通过时,与LED光源接触后发生反射现象,光敏探测器接收不同强度的反射光,然后通过放大处理和计算得到检测结果。
然而,基于激光原理的PM2.5传感器的结构和电路相对复杂。光源是激光二极管。采样空气由风扇或鼓风机驱动,通过设计复杂的风道进行检测。当空气中的微粒进入激光束所区时,激光将被散射。散射光在空间360度辐射,于是在适当的位置放置一个光电探测器接收散射光,然后通过光电探测器的光电效应产生电流信号,经运算放大器电路放大处理,得到微粒的浓度值。输出信号可以采用串口、IC、PWM等方式。
2.测量精度和使用寿命
红外原理PM2.5传感器只能检测大于1um的颗粒,测量精度不足。由于红外LED散射的粒子信号较弱,只对大于1um的大粒子做出响应,只利用加热电阻驱动采样气流,因此样本数量少,数据计算完全交给上位机。而基于激光原理的PM2.5传感器可以检测大于0.3um的粒子.凭借其自身的高性能单片机,通过风扇或鼓风机采集大量数据,并通过专业的颗粒计数算法进行分析,因此在采样方式、数据精度和算法处理等方面都比红外PM2.5传感器有优势。
3.价格和成本
基于激光原理的PM2.5传感器由于结构比较复杂,市场价格在90-180元之间。由于增加了激光发生器和风扇,需要复杂的电路结构,技术门槛更高,所以价格更贵。
4.发展趋势
在激光原理PM2.5传感器进入民用领域之前,许多监测PM2.5的仪器都使用红外原理PM2.5传感器。然而,随着传感器行业的发展和一些大型制造商对基于激光原理的PM2.5传感器的大规模生产,基于激光原理的PM2.5传感器的成本正在逐渐降低。
红外原理PM2.5传感器由于精度不够,主要用于工矿粉尘。检测对象为大尺寸高浓度粉尘,检测水平为mg/m3。它不能准确测量PM2.5的浓度,只能检测粉尘污染程度。当然早期的空气净化器也使用这种原理传感器,测量结果仅供参考,准确度较低,一般用于判断粉尘污染程度。
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粉尘传感器原理及应用范围