اخبار شرکت اصل حسگر ذرات ذرات ذرات چیست؟

اصل حسگرهای ‌ذرات معلق (PM) ‌در درجه اول به ‌پراکندگی نوری (پراکندگی نور)‌ متکی است، اگرچه روش‌های دیگری نیز وجود دارد. در اینجا یک تجزیه و تحلیل از اصول کلیدی آورده شده است:

اصل اصلی: پراکندگی نور (رایج‌ترین):‌

منبع نور:‌ یک دیود مادون قرمز (IR) یا لیزر، یک پرتو نور را به یک محفظه حسگر ساطع می‌کند که هوا حاوی ذرات از آن عبور می‌کند (اغلب توسط یک فن یا پمپ کوچک).
تعامل ذرات:‌ هنگامی که ذرات معلق در هوا (گرد و غبار، دود، گرده و غیره) از این پرتو نور عبور می‌کنند، نور را در جهات مختلف پراکنده می‌کنند. مقدار و الگوی پراکندگی به اندازه، شکل، ترکیب و غلظت ذرات بستگی دارد.
فوتودیود:‌ یک فوتودیود حساس (مانند فوتودیود یا فوتوترانزیستور)، که در یک زاویه خاص (اغلب 90 درجه یا کمتر، پراکندگی رو به جلو/عقب) قرار دارد، نور پراکنده شده را تشخیص می‌دهد.
تبدیل سیگنال:‌ فوتودیود، شدت نور پراکنده شده را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
همبستگی با غلظت PM:‌ شدت این سیگنال نور پراکنده شده با غلظت (جرم بر حجم، معمولاً µg/m³) ذرات در هوا همبستگی دارد. غلظت بالاتر ذرات منجر به پراکندگی نور بیشتر و سیگنال قوی‌تر می‌شود.
تمایز اندازه (PM2.5/PM10):‌ برخی از حسگرها می‌توانند توزیع اندازه ذرات را با استفاده از موارد زیر تخمین بزنند:
مدل‌های نوری:‌ الگوریتم‌هایی که الگو/تفاوت‌های شدت پراکندگی را تجزیه و تحلیل می‌کنند.
ورودی‌های انتخابی اندازه:‌ جداسازی فیزیکی ذرات بالاتر از یک اندازه خاص (به عنوان مثال، >10µm برای PM10) قبل از ورود به محفظه نوری.
کالیبراسیون:‌ کالیبراسیون در برابر ابزارهای مرجع برای کسرهای اندازه خاص (مانند PM2.5).

اصل جایگزین: تضعیف بتا (مورد استفاده در مانیتورهای مرجع/تنظیمی):‌

منبع رادیواکتیو:‌ یک منبع رادیواکتیو ضعیف (مانند کربن-14) ذرات بتا (الکترون‌ها) را ساطع می‌کند.
نوار فیلتر:‌ یک نوار فیلتر، ذرات معلق در هوا را که از طریق دستگاه کشیده می‌شوند، جمع‌آوری می‌کند.
اندازه گیری تضعیف:‌ ذرات بتا از یک بخش تمیز از نوار فیلتر عبور می‌کنند و توسط یک حسگر تشخیص داده می‌شوند و یک خط پایه ایجاد می‌کنند. سپس، ذرات بتا از بخش حاوی ذرات نوار عبور می‌کنند.
محاسبه جرم:‌ جرم ذرات معلق در فیلتر، ذرات بتا را جذب/پراکنده می‌کند و تعداد ذراتی را که به آشکارساز می‌رسند، کاهش می‌دهد. تضعیف (کاهش) در شمارش ذرات بتا مستقیماً با جرم ذرات جمع‌آوری شده در فیلتر متناسب است. این روش همراه با حجم هوای نمونه‌برداری شده، غلظت جرم PM (به عنوان مثال، µg/m³) را می‌دهد. این روش برای اندازه‌گیری جرم بسیار دقیق است، اما پیچیده‌تر و گران‌تر است.

اصول دیگر که کمتر رایج هستند:‌

ریزترازو تشدید (TEOM - Tapered Element Oscillating Microbalance):‌ ذرات روی یک نوک فیلتر ارتعاشی جمع‌آوری می‌شوند. تغییر جرم، فرکانس تشدید نوک را تغییر می‌دهد که برای تعیین غلظت جرم اندازه‌گیری می‌شود.
تشخیص الکترواستاتیک:‌ بار به دست آمده توسط ذراتی که از یک بخش شارژ عبور می‌کنند یا بار موجود به طور طبیعی در ذرات را اندازه‌گیری می‌کند.

ملاحظات کلیدی برای حسگرهای نوری (پراکندگی) (رایج‌ترین نوع):‌

کالیبراسیون:‌ به دلیل تغییرات در خواص ذرات که بر پراکندگی تأثیر می‌گذارد، نیاز به کالیبراسیون در برابر ابزارهای مرجع (مانند مانیتورهای تضعیف بتا) دارد. کالیبراسیون کارخانه‌ای رایج است، اما عوامل محیطی (رطوبت، نوع ذرات) می‌توانند باعث انحراف شوند.
حساسیت به رطوبت:‌ بخار آب می‌تواند روی ذرات متراکم شود یا خود نور را پراکنده کند و منجر به برآورد بیش از حد شود، به خصوص در رطوبت بالا. حسگرهای پیشرفته، حسگرهای رطوبت و الگوریتم‌های جبران را در خود جای داده‌اند.
حساسیت به ترکیب ذرات:‌ انواع مختلف ذرات (به عنوان مثال، دوده در مقابل گرد و غبار) نور را متفاوت پراکنده می‌کنند. کالیبراسیون اغلب برای مخلوط‌های محیطی معمولی بهینه می‌شود.
محدودیت‌های محدوده اندازه:‌ ذرات بسیار کوچک (<~0.3µm) و ذرات بسیار بزرگ ممکن است نور کافی را پراکنده نکنند یا از محفظه تشخیص عبور کنند و محدوده اندازه موثر را محدود کنند.
وضوح/حد تشخیص پایین‌تر:‌ یک حداقل غلظتی وجود دارد که در زیر آن، حسگر نمی‌تواند سیگنال را از نویز الکترونیکی به طور قابل اعتماد تشخیص دهد.

کاربردها:‌
حسگرهای PM نوری به دلیل هزینه نسبتاً کم، اندازه کوچک و خروجی بلادرنگ در موارد زیر به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند:

تصفیه کننده‌های هوای مصرفی
مانیتورهای کیفیت هوای داخلی
ردیاب‌های آلودگی پوشیدنی
نظارت بر فرآیند صنعتی
سیستم‌های هوشمند HVAC
شبکه‌های حسگر کیفیت هوای شهری (اگرچه با ملاحظات کالیبراسیون/کنترل کیفیت)

به طور خلاصه، در حالی که اصول مختلفی وجود دارد، فناوری غالب در حسگرهای PM مصرفی و بسیاری از حسگرهای صنعتی، ‌پراکندگی نور نوری‌ است، که در آن مقدار نور پراکنده شده توسط ذرات معلق در هوا که از یک پرتو عبور می‌کنند، برای تخمین غلظت جرم ذرات اندازه‌گیری می‌شود، که اغلب برای کسرهای اندازه خاص مانند PM2.5 یا PM10 کالیبره می‌شود.