一种微环境调配系统用环境检测设备及其检测方法

技术领域

本发明涉及环境检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种微环境调配系统用环境检测设备及其检测方法。

背景技术

微环境通常指的是一个相对小范围内的环境，与整体环境相比，具有更为局部、特定的特征。例如，在对植物的生长研究时，就需要建立一个模拟的微环境以供植物生长，而且，为了保证植物的有效生长，需要设置调配系统对环境参数进行不断调整，以控制微环境中的各类环境参数，例如温度、湿度、空气颗粒物浓度、光照强度、氧气和二氧化碳浓度等参数。

在植物生长时，如果环境中颗粒物较多，附着在植物叶片上，会阻塞叶片上的气孔，降低蒸腾作用，降低光合作用，而为了进一步研究空气中颗粒物质对植物生长的影响，还需要对微环境的空气颗粒物浓度进行调整，因此，在上述微环境调配系统，就需要使用粉尘传感器（也叫灰尘传感器），可以用来检测我们周围空气中的粉尘浓度。

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映待测场粉尘的相对浓度。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粉尘的浓度。

对于一些植物较多的小生态环境而言，所模拟的微环境中存在的植物也就相应增加，当微环境中存在一些苔藓、来自热带雨林或潮湿地区（例如，蕨类植物、兰花、绿萝等都属于这一类）的需要较高湿度的植物，需要对微环境中的空气湿度进行有效的把控，确保微环境中具有较高的湿度。

由于微环境调配系统需要一个反馈过程，也就是说，当微环境中湿度降低时，在系统接收到反馈后需要控制加湿设备增加微环境的湿度，而在加湿设备工作的过程中，会瞬间增加空气中的水分含量湿度，而此时，空气中的微小颗粒物与水蒸气发生相互作用，形成水膜，增加颗粒物的附着能力，此时，携带水的颗粒物经过粉尘传感器待测场时，容易形成粘附和堆积，附着在传感器上，长期使用，随着颗粒物的聚集，就会影响传感器的检测精度，对植物的生长研究造成影响。

发明内容

本发明提供的一种微环境调配系统用环境检测设备及其检测方法，所要解决的问题是：微环境中湿度增加导致粉尘颗粒表面附着水后，在粉尘经过粉尘传感器待测场时，容易形成粘附和堆积，附着在传感器上，影响传感器的检测精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微环境调配系统用环境检测设备，包括检测器壳体，检测器壳体的内部设置有检测通道，检测通道中设置有粉尘检测传感器和第一抽气设备，检测通道的输入端设置有预处理筒，第一抽气设备用于在检测通道中形成抽气气流；

预处理筒的内部设置有加热器，加热器用于对进入加热器的空气进行加热，并使粉尘颗粒表面的液态水分蒸发为气态水；

预处理筒的内部还安装有分离结构，分离结构用于过滤粉尘颗粒使粉尘颗粒与气态水分离，分离结构与预处理筒之间设置有粉尘通道，该粉尘通道与检测通道连通。

在一个优选的实施方式中，分离结构为锥形滤尘罩，锥形滤尘罩固定安装在预处理筒中，锥形滤尘罩的锥形外壁朝向预处理筒的进气端口设置，锥形滤尘罩的外侧壁与预处理筒的内壁之间为粉尘通道。

在一个优选的实施方式中，锥形滤尘罩的顶部端口与检测通道连通，锥形滤尘罩的内部设置有辅助气流通道，该辅助气流通道中安装有第一干燥器，第一干燥器为化学式干燥装置。

在一个优选的实施方式中，分离结构为滤尘筒，滤尘筒固定安装在固定架中，固定架安装在预处理筒内部，滤尘筒的内腔与预处理筒的进气端口连通，滤尘筒的外壁与预处理筒的内壁之间形成有外溢腔，滤尘筒的内侧设置有加气管，滤尘筒的内壁与加气管的外壁之间形成为粉尘通道，该粉尘通道与检测通道连通，加气管中安装有供气系统，加气管的侧壁上设置有与滤尘筒径向同向的径向吹气孔，径向吹气孔用于向粉尘通道中吹出干燥气流。

在一个优选的实施方式中，供气系统为第二抽气设备，加气管的底部可拆卸安装有端帽，端帽上设置有进气通孔，第二抽气设备安装在加气管的中，且第二抽气设备位于径向吹气孔与端帽之间的位置，加气管中还安装有第二干燥器，第二干燥器可拆卸安装在端帽内，加气管上也安装有用于对径向吹气孔吹出气流进行加热的加热器。

在一个优选的实施方式中，预处理筒对应径向吹气孔的区域设置有冷凝壁，冷凝壁外部设置有低温保持结构，预处理筒远离径向吹气孔的一端内侧设置有折返腔。

在一个优选的实施方式中，低温保持结构为散热翅片，冷凝壁为薄壁金属结构，散热翅片为环状薄板结构，预处理筒内壁的底部设置有集水槽，预处理筒对应集水槽的位置处设置有排放孔，该排放孔中安装有单向排放管，单向排放管内设置有单向阀结构，该单向阀用于单向排放集水槽中的积水。

在一个优选的实施方式中，固定架顶端的内部固定安装有弹性架，加气管的顶端固定安装有转动驱动器，弹性架固定安装在转动驱动器的输出轴上，转动驱动器用于驱动固定架和滤尘筒转动。

在一个优选的实施方式中，固定架顶部的周向侧壁上以及检测器壳体对应固定架顶部的周向侧壁的位置处均固定安装有弹性凸起，固定架转动时固定架上的弹性凸起与检测器壳体上的弹性凸起相互触碰，使滤尘筒不断的产生振动，固定架的底部内壁还固定安装有多组旋风叶片，旋风叶片在固定架转动时带动滤尘筒内部的气流产生旋转。

一种微环境调配系统用环境检测方法，包括以下步骤：

步骤一、开启预处理筒中的加热器进行预热；

步骤二、开启第一抽气设备使检测通道开始抽气，外部空气进入预处理筒中，经加热器加热，使粉尘颗粒表面的水分蒸发为气态水并与粉尘颗粒分离；

步骤三、通过分离结构将空气中的气态水与粉尘颗粒分离，使粉尘颗粒从粉尘通道进入检测通道中，再穿过粉尘检测传感器的待测场进行检测；

步骤四、粉尘检测传感器将检测信息反馈给微环境调配系统，由微环境调配系统对粉尘颗粒浓度进行调整。

本发明的有益效果在于：本发明通过在预处理筒的内部设置加热器，对进入加热器的空气进行加热，并使粉尘颗粒表面的液态水分蒸发为气态水，进而可以很大程度的避免粉尘经过粉尘检测传感器的待测场以及检测通道的其他位置时产生粘连，极大的提高了设备对粉尘检测的检测精度。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明采用锥形滤尘罩作为分离结构时整体结构示意图。

图3为本发明采用滤尘筒作为分离结构时的整体结构示意图。

图4为本发明使用滤尘筒对粉尘颗粒进行分离时的示意图。

图5为本发明滤尘筒与固定架的安装示意图。

图6为本发明采用滤尘筒时预处理筒的横向剖视图。

图7为本发明加气管的底部结构放大图。

图8为本发明图3的A部结构放大图。

图9为本发明图3的B部结构放大图。

图10为本发明固定架的顶部结构示意图。

图11为本发明的检测方法流程图。

附图标记为：1、检测器壳体；11、检测通道；12、第一抽气设备；13、粉尘检测传感器；2、预处理筒；21、冷凝壁；22、散热翅片；23、折返腔；24、集水槽；25、单向排放管；3、分离结构；31、锥形滤尘罩；311、第一干燥器；32、滤尘筒；33、固定架；331、弹性架；332、旋风叶片；333、弹性凸起；4、加热器；5、加气管；51、径向吹气孔；52、第二抽气设备；53、第二干燥器；54、端帽；6、转动驱动器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

参照说明书附图1，一种微环境调配系统用环境检测设备，包括检测器壳体1，检测器壳体1的内部设置有检测通道11，检测通道11中设置有粉尘检测传感器13和第一抽气设备12，检测通道11的输入端设置有预处理筒2，预处理筒2与检测器壳体1固定连接，第一抽气设备12用于在检测通道11中形成抽气气流，使预处理筒2从外部环境抽取空气，并使空气经过粉尘检测传感器13中的待测场中进行检测，预处理筒2的内部设置有加热器4，加热器4集中设置在预处理筒2的进气端口处，加热器4用于对进入加热器4的空气进行加热，并使粉尘颗粒表面的液态水分蒸发为气态水，进而可以很大程度的避免粉尘经过粉尘检测传感器13的待测场以及检测通道11的其他位置时产生粘连；

进一步的，为了减少蒸发后发的气态水跟随气流进一步的流动到粉尘检测传感器13中并产生冷凝，预处理筒2的内部还安装有分离结构3，分离结构3用于过滤粉尘颗粒使粉尘颗粒与气态水分离，分离结构3与预处理筒2之间设置有粉尘通道，该粉尘通道与检测通道11连通。

需要说明的是，本实施例所采用的粉尘检测传感器13为常用的激光式灰尘传感器，为市场上的常见产品，例如，DScD型灰尘传感器，所以粉尘检测传感器13为常用的现有技术，本实施例不做过多讲解，而第一抽气设备12优选常用的抽气扇结构，第一抽气设备12安装在检测通道11的输出端处，以避免第一抽气设备12本身对粉尘颗粒的影响。

参照说明书附图2，本实施例提供一种低成本的简易的分离结构3，具体的，分离结构3为锥形滤尘罩31，锥形滤尘罩31固定安装在预处理筒2中，锥形滤尘罩31的锥形外壁朝向预处理筒2的进气端口设置，锥形滤尘罩31的外侧壁与预处理筒2的内壁之间为粉尘通道。

需要说明的是，锥形滤尘罩31为常用的粉尘颗粒过滤材料，可容气体穿过，将粉尘颗粒阻挡过滤，例如，粉尘过滤器中常用的滤尘纸材料；上述方案在实际使用时，开启第一抽气设备12即可使外部气流从预处理筒2进入，经加热器4加热后使附着在粉尘颗粒表面的液态水蒸发为气态水并与粉尘颗粒分离，进入预处理筒2中的空气直冲锥形滤尘罩31，蒸发后的气态水跟随气流此昂锥形滤尘罩31运动，并穿过锥形滤尘罩31，而粉尘颗粒被锥形滤尘罩31过滤下来，沿着锥形滤尘罩31的锥形面跟随锥形滤尘罩31的外部气流继续运动，经粉尘通道进入检测通道11中。

进一步的，锥形滤尘罩31的顶部端口与检测通道11连通，锥形滤尘罩31的内部设置有辅助气流通道，该辅助气流通道中安装有第一干燥器311，第一干燥器311为化学式干燥装置，例如石灰过滤器，穿过锥形滤尘罩31的气流可继续向检测通道11中运动，而穿过锥形滤尘罩31气流中的气态水可以被第一干燥器311吸收，不会再运动到检测通道11中，因此，在锥形滤尘罩31内部也能形成气流的情况下，可以增加气流从锥形滤尘罩31通过的通过量，减少被锥形滤尘罩31反弹的气流，提高对气态水的分离效果。

参照说明书附图3、图4和图5，本实施例还提供一种高效率的分离结构3，具体的，分离结构3为滤尘筒32，滤尘筒32固定安装在固定架33中，固定架33安装在预处理筒2内部，滤尘筒32的内腔与预处理筒2的进气端口连通，滤尘筒32的外壁与预处理筒2的内壁之间形成有外溢腔，滤尘筒32的内侧设置有加气管5，滤尘筒32的内壁与加气管5的外壁之间形成为粉尘通道，该粉尘通道与检测通道11连通，加气管5中安装有供气系统，加气管5的侧壁上设置有与滤尘筒32径向同向的径向吹气孔51，径向吹气孔51用于向粉尘通道中吹出干燥气流，该气流用于对经预处理筒2进气端口进入滤尘筒32中的外部空气提供一个横向遇到的动力，进而可以将蒸发后形成的气态水向滤尘筒32外部带动，使气态水穿过滤尘筒32，而粉尘颗粒留在滤尘筒32内侧，经气流产生的沿滤尘筒32轴向方向的分运动向检测通道11中逐渐流动。

需要说明的是，虽然径向吹气孔51吹出横向气流会使滤尘筒32内的气流和颗粒形成一个径向的分解运动，但是，径向吹气孔51吹出的气流强度要小于第一抽气设备12的抽气气流强度，也就说，滤尘筒32中的气流仍旧具有向检测通道11中运动的能力，以便于将粉尘颗粒向检测通道11中携带，而且，在径向吹气孔51吹出干燥气流时，新的干燥气流逐渐冲入粉尘通道，可以将原先外部进入滤尘筒32内且已经加热的空气向滤尘筒32外侧挤压，使原先空气中的气态水穿过滤尘筒32完成分离，而且，通过合理的设置滤尘筒32的长度，在保证粉尘颗粒能够向检测通道11中流动的同时，也可以最大程度的分离原先空气中含有的气态水，极大的提高了分离效果，而进入检测通道11中的粉尘颗粒，由于检测通道11中的气流方向同一，因此，粉尘可以在检测通道11中再次飘散分离，避免粘附。

进一步的，参照说明书附图7，供气系统为第二抽气设备52，加气管5的底部可拆卸安装端帽54，端帽54上设置有进气通孔，第二抽气设备52安装在加气管5的中，且第二抽气设备52位于径向吹气孔51与端帽54之间的位置，加气管5中还安装有第二干燥器53，第二干燥器53可拆卸安装在端帽54内，加气管5上也安装有用于对径向吹气孔51吹出气流进行加热的加热器4。

需要说明的是，第二抽气设备52优选小型风扇结构，而第二干燥器53优选石灰干燥结构，利用第二抽气设备52形成抽气气流，气流先经第二干燥器53干燥，再从径向吹气孔51吹出并加热。

进一步的，参照说明书附图4，预处理筒2对应径向吹气孔51的区域设置有冷凝壁21，冷凝壁21外部设置有低温保持结构，预处理筒2远离径向吹气孔51的一端内侧设置有折返腔23，穿过滤尘筒32的气流先冲击到冷凝壁21上，而后气流中的气态水瞬间降温后冷凝，附着在冷凝壁21内壁上，而后气流经外溢腔向折返腔23中流动，进行缓冲，再经折返腔23引导反向穿过滤尘筒32再次进入到滤尘筒32内侧，由于折返腔23偏离径向吹气孔51设置，因此，不会与径向吹气孔51吹出的气流产生冲突。

需要说明的是，为了提高折返腔23对气体的引导效果，还可以在折返腔23上设置吹气系统来引导气流再次向滤尘筒32内侧流动。

进一步的，低温保持结构为散热翅片22，冷凝壁21为薄壁金属结构，散热翅片22为环状薄板结构，利用散热翅片22提高冷凝壁21外部的散热效果，使冷凝壁21保持与外界环境相同的相对低温状态，若外界环境温度较高，还可以采用水冷设备使冷凝壁21保持低温状态。

随着设备的长时间使用，冷凝壁21内壁的冷凝水越来越多，因此，参照说明书附图4和图8，预处理筒2内壁的底部设置有集水槽24，预处理筒2对应集水槽24的位置处设置有排放孔，该排放孔中安装有单向排放管25，单向排放管25内设置有单向阀结构，该单向阀用于单向排放集水槽24中的积水，从而可以隔绝外部空气从单向排放管25直接进入预处理筒2中。

需要说明的是，除采用单向排放管25外，还可以采用可开关式排放管，在装置不使用时，打开排放管进行集中排放。

在上述实施方式中，如果粉尘颗粒较多，颗粒粒度较小，在实际检测时，会有部分粉尘颗粒附着到滤尘筒32上无法进入到检测通道11中，从而影响检测精度，因此，本实施例还提供以下技术方案，具体的，参照说明书附图3、图4、图9和图10，固定架33顶端的内部固定安装有弹性架331，加气管5的顶端固定安装有转动驱动器6，弹性架331固定安装在转动驱动器6的输出轴上，转动驱动器6用于驱动固定架33和滤尘筒32转动。

需要说明的是，在实际使用时，可以驱动滤尘筒32不断转动，避免滤尘筒32静止，从而使粉尘颗粒能够与滤尘筒32始终产生相对运动，避免粉尘颗粒粘附在滤尘筒32上。

进一步的，固定架33顶部的周向侧壁上以及检测器壳体1对应固定架33顶部的周向侧壁的位置处均固定安装有弹性凸起333，固定架33转动时固定架33上的弹性凸起333与检测器壳体1上的弹性凸起333相互触碰，使滤尘筒32不断的产生振动，进一步的提高防粉尘颗粒附着的能力。

进一步的，参照说明书附图4和图6，固定架33的底部内壁还固定安装有多组旋风叶片332，旋风叶片332在固定架33转动时带动滤尘筒32内部的气流产生旋转，旋转的气流具有离心力，能提高气态水穿过滤尘筒32的速率。

参照说明书附图11，一种微环境调配系统用环境检测方法，包括以下步骤：

步骤一、开启预处理筒2中的加热器4进行预热；

步骤二、开启第一抽气设备12使检测通道11开始抽气，外部空气进入预处理筒2中，经加热器4加热，使粉尘颗粒表面的水分蒸发为气态水并与粉尘颗粒分离；

步骤三、通过分离结构3将空气中的气态水与粉尘颗粒分离，使粉尘颗粒从粉尘通道进入检测通道11中，再穿过粉尘检测传感器13的待测场进行检测；

步骤四、粉尘检测传感器13将检测信息反馈给微环境调配系统，由微环境调配系统对粉尘颗粒浓度进行调整。

需要说明的是，上述对粉尘颗粒的浓度调整，可以通过粉尘释放器和换气系统共同实现，当粉尘颗粒浓度增加时，可以加快换气系统将微环境中的空气进行更换净化，当粉尘浓度低的时候，可以利用粉尘释放器向微环境中释放粉尘。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。