激光塵埃粒子計數(shù)器的工作原理

激光塵埃粒子計數(shù)器的工作原理

激光塵埃粒子計數(shù)器是用于測量潔凈環(huán)境中單位體積內(nèi)塵埃粒子數(shù)和粒徑分布的儀器。

它可廣泛應(yīng)用于血液中心、*站、*中心、質(zhì)量監(jiān)督所等權(quán)威機(jī)構(gòu)、電子行業(yè)、制藥車間、半導(dǎo)體、光學(xué)或精密機(jī)械加工、塑膠、噴漆、醫(yī)院、環(huán)保、檢驗所等生產(chǎn)企業(yè)和科研部門。

系統(tǒng)工作原理：

激光塵埃粒子計數(shù)器基本原理是光學(xué)傳感器的探測激光經(jīng)塵埃粒子散射后被光敏元件接收并產(chǎn)生脈沖信號，該脈沖信號被輸出并放大，然后進(jìn)行數(shù)字信號處理，通過與標(biāo)準(zhǔn)粒子信號進(jìn)行比較，將對比結(jié)果用不同的參數(shù)表示出來。

空氣中的微粒在光的照射下會發(fā)生散射，這種現(xiàn)象叫光散射。

光散射和微粒大小、光波波長、微粒折射率及微粒對光的吸收特性等因素有關(guān)。

但是就散射光強(qiáng)度和微粒大小而言，有一個基本規(guī)律，就是微粒散射光的強(qiáng)度隨微粒的表面積增加而增大。

這樣只要測定散射光的強(qiáng)度就可推知微粒的大小，實(shí)際上，每個粒子產(chǎn)生的散射光強(qiáng)度很弱，是一個很小的光脈沖，需要通過光電轉(zhuǎn)換器的放大作用，把光脈沖轉(zhuǎn)化為信號幅度較大的電脈沖，然后再經(jīng)過電子線路的進(jìn)一步放大和甄別，從而完成對大量電脈沖的計數(shù)工作。

此時，電脈沖數(shù)量對應(yīng)于微粒的個數(shù)，電脈沖的幅度對應(yīng)于微粒的大小。這就是光散射式激光塵埃粒子計數(shù)器的基本原理。

系統(tǒng)的光源：

光源是激光塵埃粒子計數(shù)器的關(guān)鍵部件，對儀器的性能影響很大。

光源要求穩(wěn)定性高、壽命長、不受干擾。

激光塵埃粒子計數(shù)器的光源有普通光源和激光光源兩種。

普通光源為碘鎢燈，體積大、發(fā)熱量高、壽命短，開機(jī)后需要預(yù)熱。

激光光源為激光器，體積小、穩(wěn)定性高、壽命長，常與檢測腔及光檢測器做成一體，組成傳感器。常見的激光光源有HeNe激光器、激光二極管。

采用普通光源的激光塵埃粒子計數(shù)器對0.3μm以下的微粒信號響應(yīng)很低，其信號幅度與計數(shù)器本身的噪聲幅度相差無幾，信號很難從噪聲中檢測出來。

此類儀器雖然標(biāo)有0.3μm這一通道，但只適于測定大于0.3μm特別是0.5μm以上的微粒。

由于激光的單色性好，光能量集中穩(wěn)定，所以采用激光光源的激光塵埃粒子計數(shù)器其傳感器有較高的信噪比，此類儀器有些能檢測到0.1μm的微粒。

測量腔：

測量腔是進(jìn)行微粒觀測的空間，被采集的空氣要從測量腔內(nèi)穿過。

儀器的光學(xué)系統(tǒng)使光源經(jīng)透鏡、狹縫照射到測量腔中，形成一個體積約幾個立方毫米的光敏感區(qū)。

當(dāng)空氣中的塵埃通過光敏感區(qū)時，會散射出一部分光能量，被與入射光成一角度（90度或70度）的集光透鏡收集，再投射到光檢測器上。

光檢測器：

光檢測器是將散射光能量轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器件。

激光塵埃粒子計數(shù)器中*常用的光檢測器是光電倍增管和光電二極管。

光電倍增管把光電子放大幾萬倍后轉(zhuǎn)換成幾個毫伏到幾十毫伏的電信號，

具有光譜線性好、響應(yīng)時間快、暗電流小的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是體積大。

光電倍增管工作時需加上幾百伏特的負(fù)高壓，儀器中有相應(yīng)的高壓產(chǎn)生電路，在對儀器進(jìn)行調(diào)試或校準(zhǔn)時應(yīng)注意安全。

光電二極管是一種受到光照后能產(chǎn)生電子的半導(dǎo)體元件，具有體積小、外圍電路簡單的特點(diǎn)，常與檢測腔做成一體。