激光尘埃粒子计数器原理与特点

时间：2024-03-29

激光尘埃粒子计数器原理与特点

激光尘埃粒子计数器是用于测量洁净环境中单位体积内尘埃粒子数和粒径分布的仪器。它可广泛应用于为激光尘埃粒子计数器、血液中心、防疫站、疾控中心、质量监督所等*机构、电子行业、制药车间、半导体、光学或精密机械加工、塑胶、喷漆、医院、环保、检验所等生产企业和科研部门。

激光尘埃粒子计数器是用于测量洁净环境中单位体积内尘埃粒子数和粒径分布的仪器。其基本原理是光学传感器的探测激光经尘埃粒子散射后被光敏元件接收并产生脉冲信号，该脉冲信号被输出并放大，然后进行数字信号处理，通过与标准粒子信号进行比较，将对比结果用不同的参数表示出来。仪器的测量参数设定、测量结果显示、按键、定时、打印、时间、日期、数据存储等均由内置微机（MCU）控制和实现，仪器可同时显示环境的温湿度并监测报告激光粒子传感器的工作状态。

目前激光尘埃粒子计数器的用户越来越多，激光尘埃粒子计数器广泛应用于医药、电子、精密机械、彩管制造、微生物等行业中，实现对各种洁净等级的工作台、净化室、净化车间的净化效果、洁净级别进行监控，以确保产品的质量。激光尘埃粒子计数器是用来测量空气中尘埃微粒的数量及粒径分布的仪器，从而为空气洁净度的评定提供依据。常见的激光尘埃粒子计数器是光散射式（DAPC）的，测量粒径范围 0.1-10μm，此外还有凝聚核式的激光尘埃粒子计数器（CNC），可测量尺寸更小的尘埃粒子。本文将介绍光散射式激光尘埃粒子计数器。

激光尘埃粒子计数器基本原理是光学传感器的探测激光经尘埃粒子散射后被光敏元件接收并产生脉冲信号，该脉冲信号被输出并放大，然后进行数字信号处理，通过与标准粒子信号进行比较，将对比结果用不同的参数表示出来。空气中的微粒在光的照射下会发生散射，这种现象叫光散射。光散射和微粒大小、光波波长、微粒折射率及微粒对光的吸收特性等因素有关。但是就散射光强度和微粒大小而言，有一个基本规律，就是微粒散射光的强度随微粒的表面积增加而增大。这样只要测定散射光的强度就可推知微粒的大小，实际上，每个粒子产生的散射光强度很弱，是一个很小的光脉冲，需要通过光电转换器的放大作用，把光脉冲转化为信号幅度较大的电脉冲，然后再经过电子线路的进一步放大和甄别，从而完成对大量电脉冲的计数工作。此时，电脉冲数量对应于微粒的个数，电脉冲的幅度对应于微粒的大小。这就是光散射式激光尘埃粒子计数器的基本原理。

光源是激光尘埃粒子计数器的关键部件，对仪器的性能影响很大。光源要求稳定性高、寿命长、不受干扰。激光尘埃粒子计数器的光源有普通光源和激光光源两种。普通光源为碘钨灯，体积大、发热量高、寿命短，开机后需要预热。激光光源为激光器，体积小、稳定性高、寿命长，常与检测腔及光检测器做成一体，组成传感器。常见的激光光源有HeNe激光器、激光二极管。采用普通光源的激光尘埃粒子计数器对0.3μm以下的微粒信号响应很低，其信号幅度与计数器本身的噪声幅度相差无几，信号很难从噪声中检测出来。此类仪器虽然标有0.3μm这一通道，但只适于测定大于0.3μm特别是0.5μm以上的微粒。由于激光的单色性好，光能量集中稳定，所以采用激光光源的激光尘埃粒子计数器其传感器有较高的信噪比，此类仪器有些能检测到0.1μm的微粒。

测量腔是进行微粒观测的空间，被采集的空气要从测量腔内穿过。仪器的光学系统使光源经透镜、狭缝照射到测量腔中，形成一个体积约几个立方毫米的光敏感区。当空气中的尘埃通过光敏感区时，会散射出一部分光能量，被与入射光成一角度（90度或70度）的集光透镜收集，再投射到光检测器上。

光检测器是将散射光能量转换为电信号的光电转换器件。激光尘埃粒子计数器中较常用的光检测器是光电倍增管和光电二极管。

光电倍增管把光电子放大几万倍后转换成几个毫伏到几十毫伏的电信号，具有光谱线性好、响应时间快、暗电流小的优点，缺点是体积大。光电倍增管工作时需加上几百伏特的负高压，仪器中有相应的高压产生电路，在对仪器进行调试或校准时应注意安全。光电二极管是一种受到光照后能产生电子的半导体元件，具有体积小、外围电路简单的特点，常与检测腔做成一体。

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