激光粒子计数器原理

激光尘埃粒子计数器的工作原理

丁达尔现象与米氏理论

丁达尔效应是用John Tyndall （英国物理学家）的名字命名的，通常是胶体中的粒子对光线的散射作用引起的。在光的传播过程中，光线照射到粒子时，如果粒子大于入射光波长很多倍，则发生光的反射；如果粒子小于入射光波长，则发生光的散射，这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的光，称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。简单的说就是一束明亮的光照在空气或雾中的灰尘上，所产生的散射的现象就是丁达尔现象。

利用米氏理论可以通过散射光的强度信号准确的判断出被测粒子的粒径，当聚焦滤波后的平行光束遇到尘埃颗粒时，将会发生散射现象，光的散射情况会随着尘埃颗粒粒径的变化而变化。在粒子计数器中，既是应用了米氏理论原理来判读尘埃粒径和数量的（光源所遇到的尘埃粒径越大散射作用越强烈），通过将闪射光信号的强弱判断和处理测试数据。

检测原理

激光检测原理模型如下图所示

气流光源

放大电路

图一 激光检测原理模型

光源通过透镜组聚焦并过滤后形成水平光束，进入测量腔与流经测量腔的气流中的尘埃颗粒相遇，因而产生了散射光。尘埃粒径越大，产生的散射光越强。

散射光通过另一透镜组聚焦后，通过光检测器将光信号转变为电脉冲信号，再进行信号放大，并根据散射光的电脉冲信号强弱程度来判断尘埃颗粒的粒径，同时记录尘埃颗粒的数量。

电脉冲信号强度对应值通常如表一所示：

表一尘埃粒径对应电脉冲信号强度

例如：若尘埃粒子计数器检测到一个脉冲信号为100mV时，这个粒子的大小应大于0.3μm而小于0.5μm。

仪器的组成

激光粒子计数器的组成如下框图所示：

图二激光尘埃粒子计数器结构框图

激光尘埃粒子计数器的主要动力源是真空气泵，将采样空气通过采样口吸入，经过测量腔对尘埃颗粒的粒径和数量进行测量。

真空气泵的吸入流量可通过流量调节装置进行调节，最常用的采样流量为2.83L/min、28.3L/min两种。

仪器末端过滤器的目的是将吸入仪器的粒径为≥0.3μm的颗粒过滤掉，避免对测试区域形成二次污染。

计数原则

与相关标准对应，尘埃粒子计数器是测量大于等于某一粒径的粒子数量的仪器, 其内部电路就是统计大于等于某一电压值的脉冲数量的电路。

宋玉琢整理

2015.1.8