工业环境中对粉尘传感器的需求及应用

工业环境中粉尘浓度过高对人体健康及正常生产都有严重的影响，具体表现在以下几个方面。

1、危害人类的健康。

（1）引起中毒危害

粉尘的化学性质是危害人体的主要因素。因为化学性质决定它在体内参与和干扰生化过程的程度和速度，从而决定危害的性质和大小。有些毒性强的金属粉尘(铬，锰、镉、铅、镍等)进入人体后，会引起中毒以至死亡。例如铅使人贫血，损害大脑，锰，镉损坏人的神经，肾脏，镍可以致癌，铬会引起鼻中隔溃疡和穿孔，以及肺癌发病率增加。此外，它们都能直接对肺部产生危害。如吸入锰尘会引起中毒性肺炎，吸入镉尘会引起心肺机能不全等。粉尘中的一些重金属元素对人体的危害很大。

（2）引起各种尘肺病

一般粉尘进入人体肺部后，可能引起各种尘肺病。有些非金属粉尘如硅、石棉、炭黑等，由于吸人人体后不能排除，将变成矽肺、石棉肺或尘肺。例如含有游离二氧化硅成分的粉尘，在肺泡内沉积会引起纤维性病变，使肺组织硬化而丧失呼吸功能，发生“矽(硅)肺”病。

2、引起爆炸危害

爆炸性粉尘如煤尘、铝尘和谷物粉尘在一定条件下会发生爆炸，造成经济损失和人员伤亡。

3、对环境的污染

粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机器工作精度。如感光胶片，集成电路、化学试剂、精密仪表和微型电机等产品，要是被粉尘沾污或其转动部件被磨损、卡住，就会降低质量甚至报废。有些工厂曾经由于对生产环境的粉尘控制不严而受到许多损失。粉尘还使光照度和能见度降低，影响室内作业的视野。

pm2.5粉尘传感器又计叫粉尘传感器、灰尘传感器，可以用来检测我们周围空气中的粉尘浓度，即PM2.5值大小。空气动力学把直径小于10μm能进入肺泡区的粉尘通常也称为呼吸性粉尘。直径在10μm以上的尘粒大部分通过撞击沉积，在人体吸入时大部分沉积在鼻咽部，而10μm以下的粉尘可进入呼吸道的深部。而在肺泡内沉积的粉尘大部分是5μm以下的粉尘。

PM10则是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物。PM2.5细颗粒物直径小，在大气中悬浮的时间长，传播扩散的距离远，且通常含有大量有毒有害的物质，因而对人体健康影响更大，PM2.5可进入肺部、血液，如果带有病菌会对人体有很大的危害，包括对我们的呼吸道系统、心血管系统、甚至生殖系统。

粉尘传感器的工作原理是根据光的散射原理来开发的，微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象，与此同时，还吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒场时，会受到颗粒周围散射和吸收的影响，光强将被衰减。如此一来便可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。光强的大小和经光电转换的电信号强弱成正比，通过测得电信号就可以求得相对衰减率，进而就可以测定待测场里灰尘的浓度。

粉尘传感器被设计用来感应空气中的尘埃粒子，其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，他们的光轴相交，当带灰尘的气流通过光轴相交的交叉区域，粉尘对红外光反射，反射的光强与灰尘浓度成正比。光电晶体管使得其能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到，红外发光二极管发射出光线遇到粉尘产生反射光，接收传感器检测到反射光的光强，输出信号，根据输出信号光强的大小判断粉尘的浓度，通过输出两个不同的脉宽调制信号区分不同灰尘颗粒物的浓度。