尘埃粒子计数器是洁净环境监控的“眼睛”,其核心在于将微观粒子的物理信号转化为可统计的数字数据。整个过程是一个精密的物理测量与电子处理链路。
1.光散射传感:核心检测
计数器采用光散射原理。洁净空气在真空泵作用下被吸入检测腔,与经过精密聚焦的激光束(通常是半导体激光器)垂直相交。当粒子穿过光束时,会引发入射光向各个方向散射。位于特定角度(如90°侧向)的高灵敏度光电探测器捕捉这些微弱的散射光脉冲,并将其转换为电信号。关键点:单个粒子产生一个脉冲信号,信号脉冲的幅度(电压峰值)与粒子粒径正相关,这是粒径分档的基础。
2.信号处理与粒径分档
探测器输出的原始电信号非常微弱且含有噪声,需经前置放大器放大,再通过脉冲高度鉴别器进行处理。系统预设了与不同粒径阈值相对应的电压门槛。脉冲信号通过与这些门槛值比较,被归类到不同的粒径通道(如≥0.3μm、≥0.5μm、≥5.0μm)。此步骤实现了粒径的“光学等效”测量与分档计数。
3.流量控制与数据统计
为确保计数浓度的准确性,必须严格控制采样流量(如常见的1CFM,即2.83L/min)。流量传感器和反馈电路维持流量恒定。同时,高精度时钟控制采样时间。最终,计数器内部处理器将特定时间内各通道计数的粒子数,结合恒定的采样体积,计算出每立方米空气中的粒子浓度,并显示或输出数据。
4.校准与局限性
仪器的准确性依赖于使用标准粒子(如聚苯乙烯乳胶球)进行的定期校准,以建立粒径与信号幅度的标准曲线。需注意,其测量结果基于光散射等效直径,受粒子材质、形状和折射率影响,与真实物理尺寸存在差异。
总结:该技术链路由光学传感、电子学处理、流量控制和数据运算四大模块精密耦合,实现了对空气中不可见微粒的实时、定量、分粒径的快速统计,是洁净技术的基石。