Unternehmensnachrichten über Was ist das Prinzip des PM-Sensors?

Das Prinzip der Partikelmassen (PM) -Sensoren beruht in erster Linie auf optischer Streuung (Lichtstreuung), obwohl es andere Methoden gibt.

Grundprinzip: Lichtstreuung (am häufigsten):

Lichtquelle: Eine Infrarotdiode (IR) oder Laserdiode sendet einen Lichtstrahl in eine Sensorkammer, durch die Luftpartikel gezogen werden (oft durch einen kleinen Ventilator oder eine Pumpe).
Partikelinteraktion: Während Luftpartikel (Staub, Rauch, Pollen usw.) durch diesen Lichtstrahl passieren, zerstreuen sie das Licht in verschiedene Richtungen.Die Menge und das Muster der Streuung hängen von der Größe des Partikels ab, Form, Zusammensetzung und Konzentration.
Fotodetektor: Ein empfindlicher Photodetektor (wie eine Photodiode oder ein Phototransistor), der in einem bestimmten Winkel (oft 90° oder seltener vorwärts/rückwärts) positioniert ist, erkennt das verstreute Licht.
Signalumwandlung: Der Photodetektor wandelt die Streuung der Lichtstärke in ein elektrisches Signal um.
Korrelation mit der Partikelkonzentration: Die Intensität dieses gestreuten Lichtsignals ist mit der Konzentration (Masse pro Volumen, typischerweise μg/m3) der Partikel in der Luft korreliert.Eine höhere Partikelkonzentration führt zu mehr Licht und einem stärkeren Signal.
Größendifferenzierung (PM2.5/PM10): Einige Sensoren können die Partikelgrößenverteilung anhand folgender Berechnungen ermitteln:
Optische Modelle: Algorithmen zur Analyse der Streuungsmuster/Intensitätsunterschiede.
Größenselektive Einläufe: Physikalische Trennung von Partikeln über einer bestimmten Größe (z. B. > 10 μm für PM10) vor ihrem Eintritt in die optische Kammer.
Kalibrierung: Kalibrierung anhand von Referenzinstrumenten für spezifische Größenfraktionen (z. B. PM2,5).

Alternatives Prinzip: Beta-Dämpfung (verwendet in Referenz-/Regulierungsmonitoren):

Radioaktive Quelle: Eine schwache radioaktive Quelle (wie Kohlenstoff-14) emittiert Beta-Partikel (Elektronen).
Filterband: Ein Filterband sammelt Luftpartikel, die durch das Gerät gezogen werden.
Verminderungsmessung: Beta-Partikel durchlaufen einen sauberen Abschnitt des Filterbandes und werden von einem Sensor erkannt, um eine Basis zu ermitteln.Beta-Partikel durchlaufen den mit Partikeln beladenen Abschnitt des Bandes.
Massenberechnung: Die Partikelmasse auf dem Filter absorbiert/streut Beta-Partikel, wodurch die Anzahl der an den Detektor gelangenden Partikel reduziert wird.Die Dämpfung (Reduktion) der Beta-Partikelzahl ist direkt proportional zur Masse der am Filter gesammelten PartikelIn Kombination mit dem geprobten Luftvolumen ergibt er eine PM-Massekonzentration (z. B. μg/m3).

Andere weniger verbreitete Prinzipien:

Resonanzmikrobalance (TEOM - Tapered Element Oscillating Microbalance): Partikel werden auf einer vibrierenden Filterspitze gesammelt.der zur Bestimmung der Massenkonzentration gemessen wird.
Elektrostatischer Nachweis: Messen der Ladung, die von Partikeln erworben wird, die durch einen Ladebereich gehen, oder die Ladung, die auf Partikeln natürlich vorkommt.

Wichtige Überlegungen für optische (Streuungssensoren) (häufigster Typ):

Kalibrierung: Erfordert eine Kalibrierung anhand von Referenzinstrumenten (wie Beta-Dämpfungsmonitoren) aufgrund von Partikelveränderungen, die die Streuung beeinflussen.Die Umweltfaktoren (Feuchtigkeit), Partikelart) kann zu Drift führen.
Feuchtigkeitsempfindlichkeit: Wasserdampf kann sich auf Partikel kondensieren oder das Licht selbst zerstreuen, was zu Überschätzung führt, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit.Mit fortschrittlichen Sensoren werden Feuchtigkeitssensoren und Kompensationsalgorithmen integriert.
Partikelzusammensetzungsempfindlichkeit: Verschiedene Partikeltypen (z. B. Ruß vs. Staub) streuen das Licht unterschiedlich.
Größenbereichsgrenzen: Sehr kleine Partikel (< ~ 0,3 μm) und sehr große Partikel können unzureichend Licht zerstreuen oder die Detektionskammer umgehen, was den effektiven Größenbereich einschränkt.
Auflösung/niedrigere Erkennungsgrenze: Es gibt eine Mindestkonzentration, unter der der Sensor das Signal nicht zuverlässig von elektronischem Rauschen unterscheiden kann.

Anwendungen:
Optische PM-Sensoren werden aufgrund ihrer relativ niedrigen Kosten, ihrer geringen Größe und ihrer Echtzeitleistung in folgenden Bereichen weit verbreitet:

Verbraucherluftreiniger
Überwachung der Luftqualität in Innenräumen
Tragbare Verschmutzungsmessgeräte
Überwachung der industriellen Prozesse
Intelligente Klimaanlagen
Städtische Luftqualitätssensornetze (mit Kalibrierungs-/Qualitätskontrollbedarf)

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es zwar verschiedene Prinzipien gibt, aber die vorherrschende Technologie bei Verbraucher- und vielen industriellen PM-Sensoren die optische Lichtstreuung ist.bei der die durch einen Strahl hindurchgehenden Luftpartikel zerstreute Lichtmenge gemessen wird, um die Partikelmassenkonzentration abzuschätzen, häufig für spezifische Größenfraktionen wie PM2,5 oder PM10 kalibriert.