PM2.5颗粒传感器在空气净化器里的作用

2018-07-06

随着我国空气质量的严重下降,人们为了能拥有一个洁净的空间,开始研发出来一款针对PM2.5颗粒物的产品,它能有效的去除空气中的PM2.5含量--它就是空气净化器,从其选购到使用,网上可已收到相当多的教程和产品参数以及使用方法。不过你用了这么久,您真的能用好家中的空气净化器吗?别的不说,今天重点聊聊空气净化器里标配的一个小部件,但99%用户可能都不知道这个小部件——PM2.5颗粒物传感器。这个看似不起眼的小部件到底在空气净化器里起着怎样的作用。

1.传感器工作原理介绍

在当前的空气净化领域,PM2.5颗粒物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:

PM2.5颗粒物传感器内部设有恒定光源(如红外发光二极管、激光发光二极管),当污染空气通过发射光线和光电探测器交叉区域时,其中的颗粒物会对其进行反射、散射造成光强度的衰减。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

当空气中污染的空气通过红外光源发射光与对角的光线探测器(如光电晶体管),空气中的颗粒会使发射光产生反射,对角的光电探测器能够探测到颗粒物反射的光线,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。当颗粒物传感器输出高电平时停止计数,低电平时开始计数低电平持续时间与当前模块检测到的PM2.5浓度数值成正比。

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颗粒物传感器工作原理

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,我们之所以能够在空气净化器上以不同颜色、数字、等级形式直观看到空气质量指数,PM2.5颗粒物传感器功不可没。目前市场上主流的传感器分为两种:红外颗粒物传感器激光颗粒物传感器,在工作原理方面,二者差别并不算太大,都是利用光的特性;但在结构方面却大有不相同。

2.两大主流传感器对比

虽然同为主流产品,但红外传感器激光传感器的结构差别相当大。红外传感器的内部结构和电路设计都较为简单,激光传感器则显得更为复杂。

激光传感器VS红外传感器 内部结构对比

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来检测PM2.5,而激光传感器则采用更为稳定精度更高的激光二极管来检测PM2.5。

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与光电探测器之间的交叉区域。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从而检测空气中PM2.5的浓度,颗粒物采样数少,检测精度差;激光传感器则在内部设有固定的风加快空气的流动从而检测空气中的PM2.5浓度,颗粒物采样数多,检测精度高。当然,高精度也是有一定副作用的——激光传感器的寿命相比较红外传感器更短,不过随着技术的不断改进,目前大部分PM2.5颗粒物传感器均有不错的表现。

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,这种信号并不能直观显示空气中颗粒物的浓度,需要经过进一步公式计算才能输出颗粒物浓度范围值,信号一般为PWM.激光传感器内部光电探测器的光电效应会产生电流信号,经电路放大处理及MCU 计数和算法、 运算系统颗粒数与重量转换,可直接输出颗粒物的浓度值,信号一般为串口输出。

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3.传统设计存在严重缺陷!

相比于净化器配备的PM2.5颗粒物传感器,大部分人更熟悉的可能是常见的“PM2.5检测仪”,随着我国空气污染的日益严重,这种产品的市场占有率也是相当高,这也正表明了用户对于身边空气质量的高度关注。不过您有没有思考过这样一个问题:为什么在净化器本身配备传感器的同时,很多人仍选择检测仪来监测室内空气质量呢?

相对机身传感器 "PM2.5检测仪"仍是很多人的第一选择

这就涉及到净化器机身PM2.5颗粒物传感器设计方式的一个严重缺陷:由于其工作原理所限,只能对净化器机身周围的一小部分空气进行监测,这样的设计并不能客观体现净化器的净化性能。

举个简单的例子,一款空气净化器的单次净化效率可能表现很好,但其风道设计不合理导致送风效果较差,洁净空气不能有效循环。这就意味着,大部分时间,只有净化器机身周围的空气是洁净的,而用户却无法通过监测数据发现这一问题。这也不能归罪于传感器——毕竟此时通过其内部的空气中颗粒物含量并不高。

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独立设计允许我们将PM2.5检测仪置于室内任何位置,对空气中PM2.5浓度进行实时监测,在我们每天享受室内洁净空气的同时,也许你并没有注意到空气净化器机身上毫不起眼的PM2.5颗粒物传感器,它能让我们实时的知道室内空气中PM2.5颗粒的浓度,了解室内空气的污染程度。它的作用要比你想象的更大。不过也要提醒大家,颗粒物传感器和净化器的滤网等配件一样,也需要定期进行清理。