空气中的微粒检测：从原理到系统集成设计
在现代空气质量监测领域，对空气中颗粒物的检测和分析已成为衡量空气质量的重要指标之一。以下将为您深入几种常见的颗粒物检测方法及其系统集成设计。
一、光散射原理
当激光束照射空气中的颗粒物时，会产生散射光。通过特定角度接收并分析散射光强，我们可以依据米氏散射理论计算颗粒物的浓度。红外光源同样可用于散射检测，将数量浓度转换为质量浓度，这一方法的响应速度极快，但需要通过经验公式进行标定。
二、滤膜称重法
此方法通过采样器抽取定量空气，使颗粒物截留在已知质量的滤膜上。通过对比采样前后的滤膜质量差，我们可以计算颗粒物的浓度。虽然手工称重法为基准方法，但需要离线分析。而采用仪器在线滤膜采样器则可实现连续监测。
三、β射线衰减法与微量振荡天平法
β射线衰减法通过观察颗粒物沉积在滤膜上导致的β射线能量衰减来推算浓度。微量振荡天平法则是通过监测颗粒物沉积在滤膜上引起的振荡频率变化来计算质量浓度。这两种方法都适用于连续监测。
四、传感器模块的实现
激光模块结合数字电路检测信号，通过特定的算法处理得到颗粒物的粒径分布与质量浓度。例如典型的传感器如GP2Y1010AU0F，其输出的模拟信号需要经过ADC转换才能被处理。
五、系统集成设计
在系统集成设计中，单片机（如STM32）负责处理传感器数据，并驱动显示模块（如LCD1602）、报警模块（蜂鸣器/LED）以及通信模块（蓝牙）。此系统不仅支持阈值设置、实时显示，还能查询历史数据。
不同的检测原理的仪器各有其特点和优势。光散射法响应迅速，但需要定期标定；滤膜称重法精确度高，但时效性较差；而β射线和振荡天平法则适合长期连续监测。现代先进的检测仪常结合多种技术，以提高检测的准确性和效率。通过这些技术的结合和创新，我们不仅能够更深入地了解空气质量状况，还能为改善空气质量提供有力的数据支持。
