美國TEMTOP PM-2T空氣質量檢測模組的工作原理

美國TEMTOP PM-2T空氣質量檢測模組的工作原理

一、激光散射法的基本原理

1. 激光發射
   模組內置 激光二極管（LD），發射出一束穩定的激光（通常為單色可見光或近紅外光），照射到檢測腔內的空氣樣本。
2. 顆粒物散射
   當空氣中的顆粒物（如 PM2.5、PM10）隨氣流通過檢測腔時，會使激光發生散射，產生 散射光。散射光的強度與顆粒物的粒徑、數量及光學特性（如折射率）相關。
3. 光電信號轉換
   在檢測腔的特定角度（通常為與激光入射方向成 90° 或其他固定角度）設置 光電探測器（如光電二極管），用于接收散射光。散射光被轉換為 微弱的電信號（電流或電壓），其強度與顆粒物濃度正相關。
4. 信號放大與處理
   微弱的電信號通過 放大電路（如跨阻放大器）進行放大，再經 模數轉換器（ADC） 轉換為數字信號，輸入至模組內置的 微處理器（MCU）。
5. 數據計算與輸出
   微處理器通過預設的算法（如米氏散射理論模型），結合顆粒物的粒徑分布和空氣動力學特性，計算出 PM2.5、PM10 等顆粒物的濃度值（單位：μg/m3），并通過 UART、I2C 等通信接口 輸出數據。

二、PM-2T 模組的結構與關鍵技術

1. 光學結構設計

• 檢測腔采用 密封式光路設計，減少外界光干擾，提高檢測精度。

• 激光光路與光電探測器的角度經過優化，確保對不同粒徑顆粒物的散射光收集效率加大化。

2. 氣流控制

• 模組內置 微型風扇（或氣泵），主動抽取空氣樣本，形成穩定的氣流通過檢測腔，確保顆粒物均勻分布和有效檢測。

• 部分型號可能配備 防塵網，過濾大顆粒雜質，保護光學元件并延長模組壽命。

3. 校準與算法優化

• 出廠前通過 標準顆粒物濃度源（如 ISO 12103-1 標準粉塵） 進行校準，確保數據準確性。

• 采用 動態補償算法，修正環境溫度、濕度等因素對檢測結果的影響（例如濕度較高時，顆粒物吸潮可能導致粒徑變化，影響散射光強度）。

三、PM-2T 模組的特點與應用

1. 核心特點

• 高靈敏度：可檢測低至 1 μg/m3 的 PM2.5 濃度，適用于室內空氣質量監測。

• 響應速度快：通常每秒輸出一次數據，實時性強。

• 體積小巧：模塊化設計便于集成到空氣凈化器、新風系統、智能家居設備或便攜式檢測儀中。

• 低功耗：工作電流通常為幾十毫安，適合電池供電場景。

2. 典型應用場景

• 家用 / 辦公環境空氣質量監測（如空氣凈化器聯動）。

• 車載空氣檢測（集成至車載智能設備）。

• 工業粉塵濃度監測（如車間、廠房的顆粒物監控）。

• 便攜式檢測儀的核心傳感器模組。

四、與其他檢測方法的對比

總結