PM2.5粉尘浓度检测装置的系统组成原理及及技术实现方案
pm2.5检测原理
pm2.5检测原理
PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮物颗粒，它
是空气污染中最关键的指标之一。
PM2.5的来源多种多样，包括工业废气、交通尾气、燃煤排放以及室内污染物等。
PM2.5检测的原理主要基于物理方法和化学方法。
物理方法主要采用激光散射原理。
该方法利用激光束照射到空气中的颗粒物上，被照射到的颗粒物会散射激光，散射的光信号经过光散射仪采集并分析，根据信号的强度和散射角度来确定颗粒物的大小和浓度。
这种方法的优点是实时性好，可以获取到连续的数据，并且对于不同直径的颗粒物都有较好的探测能力。
化学方法主要采用质谱或光学法。
质谱法通过对颗粒物进行溶解和离子化，然后通过质谱仪进行分析，可以得到不同的离子含量，从而计算得出PM2.5的浓度。
光学法主要是利用颗粒
物对特定波长的光的吸光度进行测量，通过光学仪器对吸光度进行分析，从而确定颗粒物的浓度。
除了物理和化学方法，还有一些其他方法用于PM2.5的检测，如重量法、比对法等。
这些方法主要是通过称重或与参考仪器进行比对，来确定PM2.5的浓度。
总的来说，不同的PM2.5检测方法有其各自的优缺点，综合
采用多种方法可以提高检测的准确性和可靠性，为保护环境和人们的健康提供更精确的数据支持。
激光pm2.5检测仪的原理
激光pm2.5检测仪的原理
pm2.5检测仪检测大气中粒径小于2.5μm细颗粒物质量的检测仪。
虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。
细颗粒物粒径小，有些细颗粒物富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
现在市场上主要有激光pm2.5检测仪和红外的PM2.5检测仪，那大家知道激光pm2.5检测仪的原理吗?
由专用的激光模块产生一束特定的激光,当颗粒物经过时,其信号会被超高灵敏的数字电路模块检测到,通过对信号数据进行智能识别分析得到颗粒计数和颗粒大小,根据专业的标定技术得到粒径分布与质量浓度转换公式,最终得到跟官方单位统一的质量浓度;
它能同时对两个粒径档(0.3，2.5)进行检测分析，仪器默认测量设置为前，也就是此时用户将仪器拿到进风口处测量单位体积内尘埃粒子个数20秒后自动显示设置为后，用户此时就拿仪器到出风口处测量20秒，测量完后根据当前测量的进出气风口尘埃粒子个数自动计算出净化效率。
一般激光pm2.5采用计数的检测原理，所以检测精度相对较高。
今天对pm2.5的相关内容进行了简单的介绍，如果你想了解更多日常生活中该如何预防pm2.5还请关注我们上的环境污染安全小知识，希望对您有所帮助。
PM2.5检测仪-研究报告
作品研究报告摘要因为空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害现象加重。
中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。
统称为“雾霾天气”。
雾霾主要由PM2.5、PM10、PM0.1以及重金属镍砷铬铅等颗粒组成。
有关雾霾的重大事件层出不穷，如1952年伦敦烟雾事件，伦敦杀人雾在四天内夺走了4000多条人命；还有2013年初北京肆虐横行的雾霾事件，轰动一时。
因此，对PM2.5的测量显得越来越重要。
本设计采用AT89C52单片机为控制中心，由DSM501灰尘传感器测量空气粉尘浓度，LCD12864显示屏显示当前空气粉尘浓度。
当空气中粉尘浓度达到所设定限度启动蜂鸣器自动报警。
实践证明，该系统电路简单、工作稳定、集成度高，调试方便，测试精度高，具有一定的实用价值。
关键字：PM2.5、单片机、粉尘浓度、DSM501、自动检测一、社会意义和社会应用前景21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，它们在性能和结构发生了翻天覆地的变化。
我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主流，广泛地深入到应用工程的各个领域。
因为空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害现象加重。
中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。
统称为“雾霾天气”。
雾霾主要由PM2.5、PM10、PM0.1以及重金属镍砷铬铅等颗粒组成。
在空气动力学和环境气象学中，颗粒物是按直径大小来分类的，粒径小于100微米的称为TSP(TotalSuspendedParticle)，即总悬浮物颗粒；粒径小于10微米的称为PM10(PM为ParticulateMatter缩写)，即可吸入颗粒物；粒径小于2.5微米的称为PM2.5，即可入肺颗粒物，它的直径仅相当于人的头发丝粗细的1/20。
虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它与较粗的大气颗粒物相比，粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大。
汽车 pm2.5 工作原理
汽车 pm2.5 工作原理
汽车PM2.5过滤系统的主要作用是减少外界污染空气进入车内的颗粒物含量，特别是直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可进入肺部的颗粒物。
这些细颗粒物对人的伤害很大，尤其是敏感人群。
汽车PM2.5过滤系统主要有两种类型：内置式和外置式。
1. 内置式：内置式PM
2.5过滤系统集成在汽车的空调系统中。
当空调系统吸入外部空气时，空气经过空调滤芯，其中的PM2.5颗粒物被滤芯上的过滤材料捕获。
经过过滤后的空气再进入车内，从而降低车内空气中的颗粒物含量。
2. 外置式：外置式PM2.5过滤系统集成在前排中央扶手中。
该系统通过一个外部的过滤单元对进入车内的空气进行过滤，过滤后的空气再进入车内。
这种类型的过滤系统通常具有更高的过滤效率，可以有效减少车内颗粒物含量。
汽车PM2.5过滤系统的工作原理主要是通过过滤材料对空气中的颗粒物进行捕获和过滤。
常见的过滤材料包括聚氨酯、活性炭、HEPA（高效过滤器）等。
这些材料具有较高的过滤效率，能够有效捕获PM2.5颗粒物。
自制pm2.5检测仪资料
由项目实例从零开始学arduino系列（一）项目：利用arduino自制pm2.5检测仪目的：通过自制pm2.5检测仪过程掌握arduino 控制板接口电路，1602液晶显示屏连接arduino 控制板显示技术，相关arduino编程语言，灰尘传感器连接arduino控制板方法。
知识点：1602液晶显示，灰尘传感器接法，基础的arduino编程语言。
白话文式讲解一、硬件连接（图在详细讲解处）（一）粉尘传感器连接nano板SHARP GP2Y1010AU0F型灰尘/粉尘传感器的红色线为6号线，向左依次为5,4,3,2,1号线。
粉尘传感器6号线接Arduinonano板的5V端。
粉尘传感器5号线接Arduinonano板的A0端。
粉尘传感器4号线接Arduinonano板的GND端。
粉尘传感器3号线接Arduinonano板的D2端。
粉尘传感器2号线接Arduinonano板的GND端。
粉尘传感器1号线接150欧姆电阻和220uF的电解电容正极，150欧姆电阻的另一端接Arduinonano板的5V端。
220uF的电解电容负极接Arduinonano板的GND端。
（二）1602液晶屏连接nano板1602液晶屏上标有数字针脚，一般是16针。
我们用到了12个针脚。
液晶屏第16针连接Arduinonano板的GND端。
液晶屏第15针连接Arduinonano板的5V端。
液晶屏第14针连接Arduinonano板的D6端。
液晶屏第13针连接Arduinonano板的D7端。
液晶屏第12针连接Arduinonano板的D8端。
液晶屏第11针连接Arduinonano板的D9端。
液晶屏第1针连接Arduinonano板的GND端。
液晶屏第2针连接Arduinonano板的5V端。
液晶屏第3针先接1k电阻，电阻另一端连接Arduinonano板的D6端。
液晶屏第4针连接Arduinonano板的D12端。
液晶屏第5针连接Arduinonano板的D11端。
测量颗粒物(PM2.5PM10)浓度的工作原理
测量颗粒物（PM2.5PM10）浓度的工作原理将环境空气中空气动力学直径小于或等于2.5微米的固体颗粒物和液滴统称为PM2.5，与直径在50~70㎜的纤细的发丝相比，PM2.5颗粒物仅为其二十分之一以上；PM2.5颗粒物粒径小，富含大量的有毒、有害物质，与较粗的大气颗粒物相比，它在大气中的停留时间更长、输送距离更远，对人体健康和大气环境具有更严重的危害。
研究显示，PM2.5容易对呼吸系统和心血管系统造成伤害，会降低肺功能，加重哮喘，导致慢性支气管炎、心脏病等；同时，研究发现PM2.5对雾霾天气的形成具有促进作用，反之雾霾天气又能进一步加剧PM2.5的积聚；而且PM2.5还能够影响成云和降雨的过程，间接地影响着气候变化。
6月2号，据生态环境部官方微博消息，生态环境部环境监测司司长柏仇勇介绍，据报告显示，2019年全国337个地级及以上城市环境空气PM2.5浓度为36微克/立方米，同比持平，其中，未达标城市PM2.5年均浓度为40微克/立方米，同比下降2.4%。
目前，噪声扬尘监测设备测定PM2.5PM10颗粒物浓度的主要方法有：重量法、Beta 射线吸收法、微量振荡天平法、激光散射测量法等。
重量法是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出PM2.5和PM10的浓度。
须注意的是，计量颗粒物的单位ug/m3中分母的体积应该是标准状况下（0℃、101.3kPa）的体积，对实测温度、压力下的体积均应换算成标准状况下的体积。
Beta射线吸收法：Beta射线仪则是利用Beta射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管，经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，Beta射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。
微量振荡天平法：TEOM微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。
pm2.5模块工作原理
pm2.5模块工作原理宝子们！今天咱们来唠唠PM2.5模块这个超有趣的小玩意儿的工作原理。
咱先得知道啥是PM2.5。
PM2.5呀，就是那些直径小于等于2.5微米的小颗粒，它们就像一群调皮捣蛋的小坏蛋，在空气中到处乱窜。
这时候呢，PM2.5模块就闪亮登场啦，就像是专门来抓这些小坏蛋的小卫士。
PM2.5模块里有个超厉害的传感器。
这个传感器就像是一个超级敏锐的小鼻子，它能嗅出空气中PM2.5的存在。
这个传感器的工作原理可有点像魔法呢。
它一般是通过光学的方法来检测的哦。
想象一下，有一道很微弱但是很神奇的光在传感器里面。
当空气中的PM2.5小颗粒跑进去的时候，就会把这道光给弄乱。
就好比一群小虫子飞进了一束光里，光就变得歪歪扭扭的啦。
传感器就能感受到这种光的变化，然后根据这个变化的程度，就能知道有多少PM2.5在空气里晃悠啦。
然后呢，这个模块可不会就这么简单地测完就完事儿了。
它还有个小脑袋，也就是微控制器啦。
这个微控制器就像是模块的小管家，超级聪明的那种。
传感器把检测到的光变化的信息传给微控制器，微控制器就开始忙乎起来了。
它会根据之前设定好的算法，把这个光的变化换算成PM2.5的浓度数值。
这个过程就像是在做一道超级复杂的数学题，不过微控制器可不会喊累，它就那么兢兢业业地算着。
而且哦，PM2.5模块还很贴心呢。
它会把算出来的PM2.5浓度数值告诉我们。
有的模块是直接在自己身上有个小屏幕，就像一个小脸蛋，直接把数值显示在上面，让我们一眼就能看到。
还有的呢，会通过无线的方式，比如蓝牙或者Wi - Fi，把这个数值发送到我们的手机或者其他设备上。
这就好像它在说：“主人，我把那些小坏蛋的情况都给你打探好啦，你看！”这个模块在很多地方都发挥着大作用呢。
在我们的家里，如果有一个PM2.5模块，就像是有了一个空气小卫士。
当它发现PM2.5浓度高了，我们就知道要开空气净化器啦，或者是少开窗户，不让那些外面的脏空气跑进来。
在一些工厂里，PM2.5模块更是厉害。
粉尘浓度检测仪的原理及方案介绍
粉尘浓度检测仪的原理及方案介绍粉尘是一种常见的空气污染物，它不仅对人体健康造成危害，也会影响环境品质。
因此，粉尘浓度的监测显得尤为重要。
粉尘浓度检测仪作为一种专门用于监测粉尘浓度的仪器，广泛应用于建筑工地、化工厂、矿山等行业中。
本文将介绍粉尘浓度检测仪的原理及方案，以供相关行业人士参考。
粉尘浓度检测仪的原理粉尘浓度检测仪的原理是基于激光散射原理，通过测量粉尘颗粒对激光束的散射来检测粉尘浓度。
简单来说，仪器会发出一束激光，经过采样室中的空气，而后检测粒子对激光的散射情况。
在这个过程中，小径向的颗粒对激光的散射强度更大，所以测量结果可以精确地反映出粉尘浓度的大小。
与传统方法不同，粉尘浓度检测仪不需要依靠滤纸等物质对颗粒进行捕集，从而避免了后期的化学分析，显著地提高了实验的准确度和效率。
粉尘浓度检测仪的方案粉尘浓度检测仪的方案包括两个部分，分别是软件和硬件。
其中，硬件方案是基于传感器和电子元件设计的，软件方案则是用于数据采集和分析的程序。
在硬件方面，粉尘浓度检测仪包括激光器、光学接收系统、采样室、流量传感器及控制电路等组件。
其中，流量传感器用于控制采样室内的空气流量，从而保证采样的稳定性。
而控制电路则起到控制各个硬件组件的作用。
采样室的设计也极其重要，对检测结果有着直接的影响。
采样室一般采用封闭的结构，通过波纹管道或旋风分离等方式减小颗粒大小的影响。
此外，在采样室内应当加装吸尘器，避免背景颗粒和杂质影响实验结果。
软件方案是对粉尘浓度检测仪进行集成和扩展，其中包括数据采集、数据处理、数据传输和数据存储等。
检测软件一般采用微处理器设计，具有较高的实时性和响应速度。
数据采集可以在单机模式下进行，也可以通过连接云端将数据集成到更大的系统中进行分析和管理。
结论粉尘浓度检测仪作为一种重要的空气污染监测仪器，其监测原理和方案的完善应用，能够有效保障了环境空气水平和公众身体健康水平。
未来，随着科技手段的进一步改进和提高，我们相信粉尘浓度检测仪的应用前景将会更加广阔。
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2.系统设计
2.1系统组成
我是从以下两出发点来考虑的：首先，价格要便宜，整个装置下来也就人民币几百元(无线单片机65元，电路板20元、其他器件35元，传感器200元);第二，要有一定的准确度或者测量数据对我们的出行有一定的参考价值。
通过论证，采用粉尘、温湿度采集模块在室外实时采集空气中粉尘的浓度以及温湿度信息，通过单片机无线传输系统传输到计算机主机，主机即可进行数据分析、计算并进行统计。
选用具有低功耗，低花费，高稳定性等特点的Zigbee技术来建立一个用来监测粉尘浓度，大气温度和湿度的无线传感器网络。
选择Netbeans 作为开发环境来开发PC软件，同时选择TWaver Java包来是图形更加美化。
注：ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。
主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
系统原理框图如下图所示：
整个系统分为三个部分：数据采集和处理，建立无线通信信道和软件开发。
第一部分是单片机CC 2430连接粉尘传感器DSM501和温湿度传感器SHT11，采集粉尘浓度、空气温湿度信息;
第二部分是使用Zigbee技术建立无线信道。
网络中有两个单片机CC 2430。
前端单片机与传感器连接将数据发送到接收端单片机。
接收端单片机是整个Zigbee无线网络的核心，它负责建立一个新的连接，并管理网络连接。
第三部分是接收端单片机和PC主机连接并通过串口传递数据;PC主机通过软件读取数据并进行分析、统计和显示。
整个系统工作流程如下：
网络的建立：粉尘传感器、温湿度传感器与前端单片机的连接建立;接收端单片机与PC 机连接的建立(通过USB接口);
收端单片机和PC主机工作，准备建立无线网络，等待前端节点的加入，连接建立后，节点信息将反馈到PC主机;
打开PC主机软件，等待数据传输;
对前端采集设备进行加电;PC主机通过收端单片机将收到前端设备地址信息，无线传输网络建立起来;系统软件将接收到粉尘浓度和温湿度信息。
2.2 器件选型
系统中采用的传感器、单片机等器件需要选型。
本项目通过比较分析，选择DSM501粉尘传感器、温湿度传感器SHT11、单片机CC 2430器件。
简要介绍如下：
2430 ，接在用建立CC2430
单片机CC2430主要实现粉尘、温湿度采集模块与计算机主机之间的无线传输。
传输频率为2.4GHz，采用Zigbee无线网络传输技术。
CC2430模块下图所示。
DSM501
其原理结构图如下图所示。
注：PT：光电探测器；LED：发光二极管；Heater：加热器；Lens：透镜
传感器采用粒子计数原理。
模块内设置加热器，加热使得气流上升，外部空气进入模块内部，如有粉尘等粒子通过时，阻断LED光源，光电检测器检测不到光源，光电检测器则低电位输出；如无粒子通过，则光电检测器高电位输出，形成PMW脉冲宽度调制信号，信号经过放大输出。
PMW信号如下图所示：
低脉冲率=UT/LTx100%
下图是DSM501粉尘传感器在30秒(一个测量周期)时间内输出PWM波形的例子。
传感器的低脉冲率与粉尘粒子数成线性关系。
其特性曲线如图。
只要计算到一定时间内低脉冲的比率，参照特性曲线，即可得到检测到的粒子数，进而计算出PM2.5的参数。
该款传感器可灵敏检测直径1微米以上的粒子，如香烟、房屋灰尘、霉菌、花粉、孢子。
内置加热器可实现自动吸入空气，该传感器尺寸重量轻、易安装使用。
DSM501的电气参数如下表所示：
实物照片如下：
SHT11
SHT11传感器可以实时输出数字化的温湿度信息，精度可以达到2%~5%左右。
完全满足我们日常需要。
实际上，从传感器测量的数据不是我们所需要的实际数据，我们需要对传输过来的数据进行相应的处理，才能将我们通常的数据显示在PC机上。
对于粉尘传感器，每30s内低电平数的百分比显示即为最后我们所需要的粉尘浓度的数据，但是对于温湿度传感器，我们需要按照以下公式来计算。
相对湿度：RHlinear = c1 + c2×SORH + c3×SORH2(%RH)
相对湿度的精度为12bit，根据手册，我们取C1=-4,C2=0.0405,
C3=-2.8*10-6。
由于实际温度与测试参考温度25℃ (~77 ℉)的显著不同，湿度信号需要温度补偿。
温度校正粗略对应于0.12%RH/℃@50%RH，温度补偿系数如下:
RHtrue = (T℃- 25)×(t1+t2 ×SORH) + RHlinear
其中t1=0.01,t2=0.00008
温度：
T=d1+d2*SOT
由能隙材料PTAT (正比于绝对温度) 研发的温度传感器具有极好的线性。
可用如下公式将数字输出(SOT)转换为温度值，其中d1=-39.06, d2=0.01。
2.3软件设计
整个系统软件可分为无线通信网络(Zigbee网络)软件和系统后台处理软件两个部分。
Zigbee无线通信软件是整个软件的重要组成部分，通过该软件实现监测数据的获取、接收及传送等功能，我们选择C语言作为设计语言。
软件移植了Z堆栈协议，该协议支持cc2430的Zigbee系统解决方案。
系统后台处理软件实现检测数据的接收、分析统计、在线显示等多种功能;并保证人机界面的友好性及可管理性。
该软件流程图如下图所示：
模块设计：
1. 系统登录：系统登录需用户名和密码，有两种类型用户:系统管理员和普通用户;
2. 用户管理(只对系统管理员)：系统管理员可以完成普通用户的建立、授权、编辑和删除等功能;
3. 用户操作：用户可以完成数据获取、显示及更改用户密码等操作;
4. 监控点设置:用户可以选择监控点，增加或删除一个监控点，设置每一个监控点告警门限等操作。
5. 数据浏览：用户可以选择浏览当前、历史数据，并查看告警历史记录等。
3系统实现
整个系统的实物连接图如下图所示：
我们首先把自制的电源板和CC2430无线发射装置进行连接，对其进行供电，然后把粉尘传感器、温湿度传感器分别与CC2430无线发射装置进行连接，这样就组成了一个前端监测点。
同样我们把自制的USB接口板(主要实现串口通信功能)和CC2430无线接收装置进行连接，并通过USB端口和PC机进行连接，这样接收端组建完成。
我们把监测点设备放在所需监测的地方，并打开前端监测点上电源，系统启动，监测点和接收端的无线通信网络建立(大概几秒钟)。
打开PC机上后台处理软件，启动监测功能，系统即可监测到粉尘浓度及空气温湿度等相关信息，并进行实时显示，显示结果如下图所示：
4.总结和讨论
目前系统程序只能对粉尘浓度、温湿度等信息进行实时展示，未能进行统计分析。
因此在后续的工作中需进一步改进，形成实时采集、实时展示并可进行分析统计的完整系统。
本次实验设计中，我主要工作完成电源电路的制作、系统搭建和调测工作;系统程序部分由于涉及到JAVA编程，目前我尚未掌握，因此主要由指导老师完成。
通过本次实验设计，学习了新知识，提高了实践能力，解决了实际问题，因此受益匪浅。
同时也对在本次实验设计中给予我大力支持和帮助的老师和同学深表谢意!
参考文献
[1] /view/7031540.htm
[2]
[3]/news/2012-12-01/4A8478C590B3B1D9.html
[4]/bbs/thread-31384-1-1.html
[5] GB3095-2012 《环境空气质量标准》
[6] DSM501用户手册。