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详解空气质量传感器在空气净化器中的原理及作用

提到空气净化器,从其选购到使用,网上各种“指南”一搜一大把,内容大多千篇一律,无非是教用户怎么买、怎么用。不过“学习”了这么久,您真的能玩转家中的空气净化器吗?别的不说,咱今天重点聊聊绝大部分净化器标配,但99%用户可能忽略的小部件——以PM2.5传感器代表的空气质量传感器。本文将为您详解,这个看似不起眼的部件到底怎么用。

1.传感器工作原理介绍

在当前的空气净化领域,空气质量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:

在传感器内部设有恒定光源(如红外发光二极管),空气通过光线时,其中的颗粒物会对其进行散射,造成光强的衰减。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一览

在与光源对角的另一侧设有光线探测器(如光电晶体管),它能够探测到被颗粒物反射的光线,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。对于不同粒径的颗粒物(如PM10和PM2.5),其能够输出多个不同的信号加以区分。

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,我们之所以能够在传感器上或以不同颜色、或以数字形式直观看到空气质量指数,传感器功不可没。目前市场上主流的传感器分为两种:红外颗粒物传感器和激光颗粒物传感器,在工作原理方面,二者差别并不算太大;但结构方面却大有不同。

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,而激光式传感器则采用更为稳定的激光二极管。儿童安全座椅www.biuco.cn

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和接收器之间的交叉区域。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;激光式传感器则在内部设有固定的风机。

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(PWM信号),这种信号并不能直观显示空气中颗粒物的浓度,需要经过进一步计算才能得出颗粒物浓度范围;激光传感器内部光电探测器的光电效应会产生电流信号,经电路放大处理后,可得到颗粒物的浓度值,信号一般为串口输出。

另外,红外传感器采用电阻加热方式驱动气流,颗粒物的采样数较少,测试精度略显不足;而激光传感器采用风机驱动,数据采集量足够大,在一定程度上能够保证数据的精确性。

当然,高精度也是有一定副作用的——激光传感器的寿命相较红外传感器更短,不过随着技术的不断改进,目前大部分传感器均有不错的表现。

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