激光粉塵傳感器憑借激光的高方向性、單色性、高靈敏度以及先進的光學(xué)設(shè)計和算法優(yōu)化，在粉塵檢測領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。它不僅能夠更精準(zhǔn)地測量PM2.5等微小顆粒，還能在復(fù)雜環(huán)境中保持穩(wěn)定性，因此成為現(xiàn)代空氣質(zhì)量監(jiān)測的技術(shù)。
一、基本工作原理
激光粉塵傳感器的核心原理是光散射法。其工作流程大致如下：
1.激光發(fā)射：傳感器內(nèi)部有一個激光二極管，發(fā)射一束高強度的激光（通常波長在650nm左右，屬于可見紅光或紅外光）。
2.空氣采樣：通過風(fēng)扇或自然氣流，使待測空氣進入傳感器的檢測腔。
3.粉塵粒子散射激光：當(dāng)空氣中的粉塵顆粒通過激光束時，會散射激光，產(chǎn)生散射光信號。
4.光電探測器接收信號：傳感器內(nèi)部的光電二極管（如PIN光電二極管或雪崩光電二極管）會捕捉這些散射光，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。
5.信號處理與計算：微處理器根據(jù)散射光的強度、頻率等參數(shù)，結(jié)合算法計算出粉塵的濃度（通常以μg/m³表示）。
二、為何激光粉塵傳感器更精準(zhǔn)？
相比傳統(tǒng)的紅外粉塵傳感器，它在多個方面具有顯著優(yōu)勢，使其測量結(jié)果更加精準(zhǔn)：
1.激光的高方向性與單色性
-激光具有強方向性，光束集中，不易發(fā)散，因此能更精確地照射到粉塵顆粒。
-激光的單色性（單一波長）減少了雜散光的干擾，使光電探測器能更準(zhǔn)確地識別粉塵散射信號。
2.更高的靈敏度與分辨率
-激光的強度遠(yuǎn)高于普通紅外光源，能夠檢測到更微小的顆粒（如PM2.5甚至PM1.0）。
-傳統(tǒng)紅外傳感器只能檢測較大顆粒（如PM10），而激光傳感器可分辨0.3μm以上的顆粒，更適合精細(xì)測量。
3.優(yōu)化的光學(xué)結(jié)構(gòu)與算法
-激光傳感器通常采用米氏散射（MieScattering）理論進行建模，該理論能更精確地描述顆粒物對光的散射行為。
-先進的信號處理算法（如動態(tài)基線校準(zhǔn)、溫度補償?shù)龋┛蓽p少環(huán)境干擾，提高長期穩(wěn)定性。
4.主動式采樣vs.被動式檢測
-傳統(tǒng)紅外傳感器依賴自然空氣流動，測量結(jié)果易受風(fēng)速影響。
-激光傳感器通常配備微型風(fēng)扇，強制空氣流通，確保穩(wěn)定的采樣速率，減少誤差。
5.抗干擾能力更強
-激光傳感器通常采用脈沖式激光發(fā)射，結(jié)合數(shù)字濾波技術(shù)，可有效避免環(huán)境光（如日光、燈光）的干擾。
-部分型號還具備濕度補償功能，減少水蒸氣對測量結(jié)果的干擾。
三、應(yīng)用場景
由于其高精度和可靠性，激光粉塵傳感器被廣泛應(yīng)用于：
-空氣質(zhì)量監(jiān)測儀（如家用PM2.5檢測儀、氣象站）
-工業(yè)環(huán)境監(jiān)測（工廠粉塵、礦山揚塵檢測）
-智能家居（空氣凈化器、新風(fēng)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)）
-車載空氣凈化系統(tǒng)（實時監(jiān)測車內(nèi)空氣質(zhì)量）
