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1、(10)申请公布号 CN 104359813 A (43)申请公布日 2015.02.18 CN 104359813 A (21)申请号 201410596465.8 (22)申请日 2014.10.30 G01N 15/06(2006.01) (71)申请人 哈尔滨幻石科技发展有限公司 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市高新技术产 业开发区高科技创业中心南岗 17 号楼 红旗大街 162 号 801 室 (72)发明人 宁凯 (74)专利代理机构 哈尔滨市伟晨专利代理事务 所 ( 普通合伙 ) 23209 代理人 张伟 (54) 发明名称 一种基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓 度。
2、检测装置 (57) 摘要 一种基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓 度检测装置属于环境自动化监测领域， 具体涉及 一种 PM2.5 浓度检测装置 ； 该装置包括激光器， 针 孔、 准直物镜、 矩形光栅， 成像物镜， 图像传感器以 及平面反射镜阵列 ； 所述的准直物镜的焦点位于 针孔位置处， 矩形光栅和图像传感器分别位于成 像物镜的物面和像面 ； 激光器发出的激光束经过 针孔后形成点光源， 再由准直物镜准直后形成平 行光， 照射到矩形光栅上， 矩形光栅经成像物镜成 像到图像传感器表面 ； 矩形光栅到图像传感器之 间的光束被平面反射镜阵列转折成螺旋状 ； 本发 明 PM2.5 浓度检测装置，。
3、 不仅可以降低仪器成本， 而且可以减少计算量， 提高监测实时性， 同时能够 实现检测装置的小型化设计。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104359813 A CN 104359813 A 1/1 页 2 1. 一种基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置， 其特征在于， 包括激光器 （1） ， 针孔 （2） 、 准直物镜 （3） 、 矩形光栅 （4） ， 成像物镜 （5） ， 图像传感器 （6） 以及平面反射镜 阵列。
4、 （7） ； 所述的准直物镜 （3） 的焦点位于针孔 （2） 位置处， 矩形光栅 （4） 和图像传感器 （6） 分别位于成像物镜 （5） 的物面和像面 ； 激光器 （1） 发出的激光束经过针孔 （2） 后形成点光源， 再由准直物镜 （3） 准直后形成平 行光， 照射到矩形光栅 （4） 上， 矩形光栅 （4） 经成像物镜 （5） 成像到图像传感器 （6） 表面 ； 矩 形光栅 （4） 到图像传感器 （6） 之间的光束被平面反射镜阵列 （7） 转折成螺旋状。 2. 根据权利要求 1 所述的基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置， 其特 征在于， 所述的激光器 （1） 配置方向斜向上，。
5、 所述的平面反射镜阵列 （7） 包括四片平面反射 镜， 将光束转折成俯视方向为矩形的螺旋状。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置， 其 特征在于， 还包括上下均开口的筒状外壳， 所述的外壳内部放置有吹风机， 能够使空气上下 方向流动。 权 利 要 求 书 CN 104359813 A 2 1/3 页 3 一种基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置 技术领域 0001 一种基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置属于环境自动化监测领 域， 具体涉及一种 PM2.5 浓度检测装置。 背景技术 0002 雾霾与PM2.。
6、5颗粒物直接相关， 通过检测PM2.5的浓度， 可以对雾霾天气进行定量 评价。 0003 传统 PM2.5 检测方法是在多个不同地点分布雾霾监测器， 这种方式精度较高， 但 由于雾霾监测器设备复杂， 技术含量高， 使得检测成本也相应提高。 0004 经研究表明， PM2.5 的浓度与空气能见度成线性关系， 因此可以通过空气能见度评 价函数来得到 PM2.5 的浓度。申请号为 201410200873 的发明专利 基于无参考图像清晰度 评价的 PM2.5 浓度检测仪 ， 提出了一种利用图像信息判断 PM2.5 浓度的检测装置与方法， 该发明采用了无参考图像的技术方案， 通过测量多个目标得到图像的。
7、模糊累计概率， 再与 能见度清晰处图像的模糊累计概率比较， 确定最终目标物， 激光测距单元测量最终目标物 的距离， PM2.5 浓度显示单元通过能见度与 PM2.5 浓度关系计算 PM2.5 浓度。 0005 这种方法可以给予本领域利用图像来监测 PM2.5 的技术启示， 然而， 其缺点在于 ： 由于采用无参考图像的方式， 因此需要多个目标以及激光测距仪， 不仅检测成本高， 而且测 试步骤繁琐， 计算量大， 实时性不理想 ； 此外， 由于目标与图像传感器距离较远， 因此无法实 现仪器的小型化设计。 发明内容 0006 为了解决上述问题， 本发明公开了一种基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 。
8、浓度 检测装置， 本发明不仅可以降低仪器成本， 而且可以减少计算量， 提高监测实时性， 同时能 够实现检测装置的小型化设计。 0007 本发明的目的是这样实现的 ： 一种基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置， 包括激光器， 针孔、 准直物 镜、 矩形光栅， 成像物镜， 图像传感器以及平面反射镜阵列 ； 所述的准直物镜的焦点位于针 孔位置处， 矩形光栅和图像传感器分别位于成像物镜的物面和像面 ； 激光器发出的激光束经过针孔后形成点光源， 再由准直物镜准直后形成平行光， 照射 到矩形光栅上， 矩形光栅经成像物镜成像到图像传感器表面 ； 矩形光栅到图像传感器之间 的光束被平面反射镜阵。
9、列转折成螺旋状。 0008 上述基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置， 所述的激光器配置方向 斜向上， 所述的平面反射镜阵列包括四片平面反射镜， 将光束转折成俯视方向为矩形的螺 旋状。 0009 上述基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置， 还包括上下均开口的筒 状外壳， 所述的外壳内部放置有吹风机， 能够使空气上下方向流动。 说 明 书 CN 104359813 A 3 2/3 页 4 0010 有益效果 ： 第一、 由于采用了基于图像的 PM2.5 浓度监测方法， 同传统雾霾监测器的方式相比， 降 低了检测成本， 操作更简单。 0011 第二、 由于采用了矩形。
10、光栅作为测试目标， 回避了无参考图像的检测方法， 因此无 需配置多个目标， 也无需配置激光测距仪， 因此同样可以降低设备成本。 0012 第三、 由于只设置矩形光栅一个测试目标， 因此无需对多个目标进行测量和运算， 可以减少运算量， 提高检测实时性。 0013 第四、 由于采用了平面反射镜阵列对光路进行转折， 因此可以实现在一个小的空 间里等效实现大光程， 进而实现仪器小型化设计。 附图说明 0014 图 1 是本发明 PM2.5 浓度检测装置等效光路图。 0015 图 2 是本发明 PM2.5 浓度检测装置光路正视图。 0016 图 3 是本发明 PM2.5 浓度检测装置光路俯视图。 001。
11、7 图中 ： 1 激光器、 2 针孔、 3 准直物镜、 4 矩形光栅、 5 成像物镜、 6 图像传感器、 7 平面 反射镜阵列。 具体实施方式 0018 下面对本发明具体实施方式作进一步详细描述。 0019 具体实施例一 本实施例的基于调制传递函数的小型螺旋PM2.5浓度检测装置， 包括激光器1， 针孔2、 准直物镜3、 矩形光栅4， 成像物镜5， 图像传感器6以及平面反射镜阵列7 ； 所述的准直物镜 3 的焦点位于针孔 2 位置处， 矩形光栅 4 和图像传感器 6 分别位于成像物镜 5 的物面和像 面 ； 激光器 1 发出的激光束经过针孔 2 后形成点光源， 再由准直物镜 3 准直后形成平行。
12、光， 照射到矩形光栅 4 上， 矩形光栅 4 经成像物镜 5 成像到图像传感器 6 表面 ； 矩形光栅 4 到图 像传感器 6 之间的光束被平面反射镜阵列 7 转折成螺旋状。 0020 在不考虑平面反射镜阵列 7 对于光束的转折作用， 本实施例的基于调制传递函数 的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置光路图如图 1 所示。 0021 实际上， 所述的激光器1配置方向斜向上， 所述的平面反射镜阵列7包括四片平面 反射镜， 将光束转折成俯视方向为矩形的螺旋状， 螺旋状光路的主视图如图 2 所示 （平面反 射镜阵列 7 用粗实线表示） ， 俯视图如图 3 所示 （平面反射镜阵列 7 用粗实线表示） 。。
13、 0022 具体实施例二 本实施例的基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置， 在具体实施例一的基 础上进一步限定还包括上下均开口的筒状外壳， 所述的外壳内部放置有吹风机， 能够使空 气上下方向流动。 使空气流动， 一是防止固体颗粒附着在平面反射镜上影响图像清晰度， 从 而影响 PM2.5 浓度的检测精度， 二是使空气更均匀， 用单次测量即可等效为多次测量取平 均值。 0023 本发明基于调制传递函数的小型螺旋 PM2.5 浓度检测装置， 可以在图像传感器端 说 明 书 CN 104359813 A 4 3/3 页 5 检测图像的对比度， 结合物方对比度， 得到调制传递函数， 利用调制传递函数与 PM2.5 的浓 度关系， 检测 PM2.5 的浓度。具体原理在同日申请的发明专利 一种基于调制传递函数的 PM2.5 监测方法 中有记载， 本领域技术人员可以通过查找该专利， 获得本发明装置的使用 方法， 在本申请中不再重复论述。 0024 本发明不局限于上述最佳实施方式， 任何人应该得知在本发明的启示下作出的结 构变化或方法改进， 凡是与本发明具有相同或相近的技术方案， 均落入本发明的保护范围 之内。 说 明 书 CN 104359813 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104359813 A 6 。