PM是“particulate matter(顆粒物)”的縮寫,懸浮在空氣中,直徑小于等于2.5微米的稱為PM2.5,又稱細(xì)顆粒物。與較粗大的顆粒物相比,細(xì)顆粒物富含更大量的有毒有害物質(zhì),而且能在大氣中停留更長時間,輸送距離也更遠(yuǎn),對大氣環(huán)境及人體健康的影響也更大,是導(dǎo)致黑肺和霧霾天的主要兇手。
在顆粒物PM2.5監(jiān)測設(shè)備中,選用的傳感器主要有兩種:紅外原理PM2.5傳感器與激光原理PM2.5傳感器。
紅外原理PM2.5傳感器由于精度不夠主要用于工礦揚塵,檢測對象為大粒徑、高濃度粉塵,檢測級別是mg/m3,無法準(zhǔn)確測量PM2.5的濃度,只能檢測灰塵污染程度,當(dāng)然早期的空氣凈化器也是使用這種原理傳感器,測量結(jié)果僅供參考,準(zhǔn)確度偏低,一般用于判斷灰塵污染程度等級。
后來激光型PM2.5傳感器的誕生,可以精確測量PM2.5濃度,主要應(yīng)用在PM2.5檢測領(lǐng)域,可嵌入到家用(車載、手持)空氣檢測儀、空氣凈化器中,新型激光型PM2.5傳感器是基于定量測量,可檢測0.3μm的顆粒物,能夠精確測量PM1.0、PM2.5、PM10的數(shù)值,精度高。
那么兩者之間有什么區(qū)別呢?
1、結(jié)構(gòu)原理
紅外原理PM2.5傳感器的結(jié)構(gòu)和電路相對簡單。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,當(dāng)有顆粒物通過時,接觸到LED光源之后發(fā)生反射現(xiàn)象,光敏探測器接收到不同強(qiáng)度的反射光,再通過放大處理及運算后得到檢測結(jié)果。
而激光原理PM2.5傳感器的結(jié)構(gòu)和電路相對復(fù)雜。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,通過復(fù)雜設(shè)計的風(fēng)道,進(jìn)行檢測。當(dāng)空氣中的細(xì)顆粒物進(jìn)入激光束所在區(qū)域時,將使激光發(fā)生散射;散射光在空間360°都有輻射,在適當(dāng)位置放置光電探測器用以接收散射光,然后經(jīng)過光電探測器的光電效應(yīng)產(chǎn)生電流信號,經(jīng)運放電路放大及處理后,即可得到細(xì)顆粒物濃度值。輸出信號可用串口、I C、PWM等多種方式。
2、測量精度與壽命
紅外原理PM2.5傳感器只能檢測到1um以上的顆粒,測量精度不足。因為紅外LED光散射的顆粒信號較弱,只對大于1um的大顆粒有響應(yīng),而且又僅用加熱電阻來推動采樣氣流,采樣數(shù)較少,數(shù)據(jù)計算完全交由上位機(jī)進(jìn)行。
而激光原理PM2.5傳感器可以檢測到0.3um以上的顆粒。因為自帶高性能MCU,采用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)采集大量數(shù)據(jù),經(jīng)由專業(yè)顆粒物計數(shù)算法分析,所以,在采樣方式、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、算法處理等方面都比紅外PM2.5傳感器更有優(yōu)勢。
3、價格與成本
紅外原理PM2.5傳感器由于結(jié)構(gòu)簡單所以成本一般在20~50元之間。
而激光原理PM2.5傳感器由于結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,市場價格在90-180元之間。因為增加了激光發(fā)生器和風(fēng)機(jī)等機(jī)構(gòu)并且需要復(fù)雜電路結(jié)構(gòu),技術(shù)門檻較高,所以價格較貴一些。
4、發(fā)展趨勢
在激光原理PM2.5傳感器進(jìn)入民用領(lǐng)域之前,很多監(jiān)測PM2.5的儀器都采用紅外原理PM2.5傳感器。但是隨著傳感器行業(yè)的發(fā)展,加上一些大廠實現(xiàn)了激光原理PM2.5傳感器的批量化生產(chǎn),激光原理PM2.5傳感器的造價在逐步降低。
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