聊聊空氣凈化器里的傳感器
2018-07-26
通過(guò)空氣凈化器LED指示燈所顯示的不同顏色或是凈化器的液晶顯示屏上顯示的數值大小,我們便可以實(shí)時(shí)輕松掌握所處空間的空氣質(zhì)量,非常便捷,也非常神奇,到底是如何做到的呢?
空氣凈化器在凈化空氣的同時(shí),還能將空氣質(zhì)量通過(guò)數值或是顏色實(shí)時(shí)顯示出來(lái),這主要由一個(gè)叫做傳感器的部件來(lái)實(shí)現。
那它怎么實(shí)現的呢?
在傳感器的內部裝有一叫恒定光源的器件,空氣通過(guò)它發(fā)射的光線(xiàn)時(shí),空氣中的顆粒物會(huì )對光線(xiàn)進(jìn)行散射,造成光強的衰減。其相對衰減率與顆粒物的濃度成一定比例。這時(shí)另一器件出場(chǎng)——光線(xiàn)探測器,能探測到被顆粒物反射的光線(xiàn),并根據反射光強度輸出信號,從而判斷顆粒物的濃度。還是給張圖比較直觀(guān)↓
這是紅外傳感器的工作原理圖,其與另一種主流傳感器——激光傳感器的工作原理差不多,都是利用光學(xué)的反射和折射原理,主要差別就在結構(光的發(fā)射頭和接收頭與驅動(dòng)氣流方式)以及由此產(chǎn)生的精準度不同。
紅外傳感器的內部結構和電路設計較為簡(jiǎn)單,其采用紅外發(fā)光二極管作為光源,氣流進(jìn)出風(fēng)口主要靠電阻發(fā)熱方式,利用熱空氣帶動(dòng)周?chē)鷼怏w流動(dòng),采用光電晶體管接收反射光,輸出PWM信號,這種信號不能直觀(guān)顯示,需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步計算才能得出顆粒物濃度范圍。
由于紅外光本身的特性以及其簡(jiǎn)易的內部結構設計,紅外傳感器具備了以下特點(diǎn):成本低,原理執行簡(jiǎn)單,對直徑大的顆粒探測較為準確,對較小顆粒物不敏感,其常采用的電阻發(fā)熱方式,采樣氣流小且不穩定,使得所測數據更為不準。
而激光傳感器,其內部結構和電路設計較為復雜,光源采用更為穩定的激光二極管,在內部設有固定風(fēng)機來(lái)驅動(dòng)氣流,當空氣中的顆粒物進(jìn)入激光束所在區域時(shí),光線(xiàn)探測器接收散射光,經(jīng)過(guò)光電效應產(chǎn)生電流信號,經(jīng)電路放大及處理后,即可得到細顆粒物濃度值,輸出信號一般為串口輸出。
所以,激光傳感器也就具備了以下特點(diǎn):應用成本比較高,工作方式更為復雜但是檢出數據可靠性高,對大小顆粒的檢測相對較準。而且在對外界空氣質(zhì)量的反應要比紅外傳感器更靈敏更快速!
以上兩種傳感器皆為當前主流傳感器,不過(guò)由于在檢測數據精準度以及對外界空氣反應速度上更具優(yōu)勢,在中高端領(lǐng)域,激光傳感器要更受歡迎。在此,有一點(diǎn)需要補充說(shuō)明下:空氣質(zhì)量采用數值顯示或是燈光顯示,與所配置的傳感器類(lèi)型無(wú)關(guān),雖然市面上采用數值顯示的空氣凈化器大都是配置激光傳感器,但并不是所有配置激光傳感器的凈化器都采用數值顯示空氣質(zhì)量,也不是所有配置紅外傳感器的凈化器都采用燈光顯示空氣質(zhì)量,以顯示方式來(lái)判斷所配置傳感器類(lèi)型有些時(shí)候難免要不準!
其實(shí),檢測數據精準度要能有所保證,光在結構上下功夫是遠遠不夠的。不論是內部結構偏簡(jiǎn)單的紅外傳感器或是結構復雜點(diǎn)的激光傳感器亦或是其它類(lèi)傳感器,測量精度,很大程度依賴(lài)于對傳感器的標定與校準,這是設計制造使用傳感器的一個(gè)重要環(huán)節。
所謂的標定與校準,是指通過(guò)試驗建立傳感器輸出與輸入之間的關(guān)系并確定不同使用條件下的誤差這么一個(gè)過(guò)程,目的是依據試驗數據確定傳感器的各項性能指標,并根據需要進(jìn)行修正,保證測量精度。這是個(gè)相對復雜的過(guò)程,而且標定的結果易受標定的條件與方法影響。也就是說(shuō)一個(gè)高精度的傳感器,如果標定方法不當,則很可能在實(shí)測中產(chǎn)生較大的誤差,而一個(gè)精度不太高的傳感器,如果標定方法得當,反而可能在實(shí)測中產(chǎn)生較小的誤差。作為國內最為專(zhuān)業(yè)的車(chē)用空氣凈化總成研發(fā)及生產(chǎn)基地,廈門(mén)美時(shí)美克擁有齊備的專(zhuān)業(yè)標定設備以及深諳多種數據處理方法的專(zhuān)業(yè)試驗團隊,在通過(guò)提高標定設備、指示儀器的精度來(lái)提高標定精度的同時(shí),能夠模擬多種使用狀態(tài),最大限度地減少環(huán)境變化引起的誤差,在業(yè)內目前少有企業(yè)能做到這種程度。
ps:稱(chēng)傳感器是凈化器的眼睛,除了因為通過(guò)它我們可以知曉空氣質(zhì)量,還因為隨著(zhù)技術(shù)不斷成熟,不少凈化器能夠依據傳感器所探測的數據自主切換凈化模式!因為傳感器,空氣凈化器得以顯得更智能化也更人性化!