订阅
视频      在线研讨会
半导体激光器 激光切割 激光器
新闻聚集
半导体激光器在PM2.5粉尘传感技术中的应用
材料来源:LFWC          

粉尘检测技术最早诞生于上世纪50年代,以英、美、日、德为代表的发达国家率先开展相关研究,并将其应用于工矿扬尘监测等场景,用于控制、预防由可吸入粉尘引发的各类职业病。经过几十年的发展,以光散射原理为核心的粉尘检测技术,也逐步进入空气净化器等民用领域。21世纪以来,随着中国工业化进程的加快,作为副产品的环境污染问题也日益突出,城市居民的呼吸健康受到了雾霾问题的影响,于是以“PM2.5”为代表的颗粒物污染检测技术也首次进入大众视野,成为广受社会关注的重点话题,PM2.5传感器也逐步成为室内、车内、公共场所空气质量检测的重要工具。

早期的粉尘传感器,主要使用红外LED作为光源,通过电阻发热以获得热气流流动。当有空气中有颗粒物通过时,接触到LED光源之后发生散射,被光敏探测器接收到后产生不同大小电信号,经放大、运算后得到检测结果。此项技术中,由于LED散射光强度较低,加热电阻产生的气流较弱,通常只对直径大于1μm的较大颗粒有效,且只能通过电信号占空比表征空气中的颗粒物变化情况,测量数值误差较大化,且无法适应尘源变化环境,难以实现对PM2.5等颗粒物的实时监测。

图1、红外LED粉尘传感器示意图及内部结构

 

为追求更高的性能,PM2.5传感器开始引入激光技术,使用小功率半导体激光器作为光源,替代原有红外LED。通过风扇或鼓风机,将采样空气推入激光光束所在区域,空气中的颗粒物将激光散射,且不同粒径的颗粒物散射角度、光强分布均有差异;通过在不同位置安装光敏探测器,分别收集散射光并转换为电信号,分析后可快速获得不同尺寸颗粒物的浓度,从而实现高精度测量。与红外LED传感器相比,激光传感器具有如下优势:

项目

红外LED传感器

激光传感器

探测粒径

>1μm

>0.3μm

测量范围

0-300μg/m³

0-1000μg/m³

测量精度

单一尘源下工作,尘源变化后误差大

可满足不同尘源,精度10%

输出信号

模拟信号,低电平占空比,易失真

数字信号,输出PM1.0/PM2.5/PM10浓度数值

响应时间

平均30秒

1秒

维护保养

易出现积灰,需定期擦洗维护

无需后期维护

应用场景

低精度、单一尘源、大直径颗粒度物浓度变化趋势检测,如矿场、管道粉尘检测、吸尘器等

高精度、复合尘源、不同直径颗粒物浓度测试,如中央空调、车载空调、空气净化器、油烟传感、扬尘监控等

 

图2、红外LED及激光传感器对比

 

 

除了室内家电,车内及室外环境下对PM2.5检测的需求也日益强烈。面对更复杂的使用环境,不但要求传感器所用的小功率半导体激光器具有稳定的出光功率,还可在极大的环境温度变化范围内长期工作,故对激光器整体可靠性提出了更高的要求。早期PM2.5传感器多使用进口品牌,但近几年山东华光光电子股份有限公司在半导体激光器研发中取得关键技术突破,将高可靠性外延结构设计及生长、高质量腔面镀膜工艺、全自动金锡共晶工艺、全自动老化及测试分档等先进技术引入小功率半导体激光器制造领域,以650nm、790nm为代表的小功率半导体激光器产品,可在下至-40℃、上至85℃的苛刻环境下稳定工作,已在PM2.5检测领域获得业内龙头企业及众多客户认可,多年以来已大规模应用于室内外、车载PM2.5传感器中。

图3、用于PM2.5粉尘传感器的小功率半导体激光器

 

后续,华光光电也将继续发挥自身优势,坚持走自主创新之路,大力推进技术革新,朝着先进光电子产品和领先解决方案的服务商奋进,引领国内半导体激光器迈上新的台阶。


上一篇:高意将再次大幅减少其全球碳足迹 下一篇:高功率光纤激光需求旺盛,这一供应...
相关文章
·拉曼光谱在食品安全检测中的应用    科研应用    2010-10-11 15:53:15
·北京古玩专家采用光谱仪进行古玩鉴定    科研应用    2010-11-4 8:20:28
·细胞膜蛋白激光检测技术研制成功 有助药物的研发    新闻聚集    2011-3-31 11:57:46
·美国研制出超灵敏传感器 探测灵敏度增强10亿倍    医疗美容应用    2011-3-31 12:04:15
·便携式光学设备快速准确检测口蹄疫    工业应用    2011-7-11 21:24:55
·高光谱成像仪用于探测高空化学品    新闻聚集    2011-10-8 22:29:58
·美国西北大学开发出小型窄带室温太赫兹源    新闻聚集    2011-10-18 11:21:05
·地质地球所发现从林伍德石拉曼光谱中解译化学成分的方法    新闻聚集    2011-11-2 9:49:39
·新材料可连续两周发出近红外光    新闻聚集    2011-11-23 9:52:50
·英国开发出纳米细胞探测器    新闻聚集    2011-12-31 10:11:19
·激光检测技术在纺织业中的应用    新闻聚集    2012-6-7 9:39:56
·德国开发新型快速高灵敏激光检测技术    新闻聚集    2012-8-14 13:09:53
·激光在线监测技术研发成功    新闻聚集    2012-8-22 23:57:51
·激光传感助尾气遥感检测车0.7秒逮住“黑尾巴”    新闻聚集    2012-9-7 11:44:54
·激光“听”出隐藏爆炸品    新闻聚集    2012-9-14 11:21:50
·中科大利用激光干涉技术成功解决单光子探测系统黑客隐患    新闻聚集    2013/10/8 15:49:37
·纳米激光病毒检测器有望一年后在重庆应用    新闻聚集    2013/10/15 10:41:52
·诺信展出全新FX SL自动光学检测系统 可快速精确检测    产品快讯    2013/11/5 7:51:43
·适用于氧气检测的760nm激光二极管    产品快讯    2014/5/21 17:20:00

版权声明:
《激光世界》网站的一切内容及解释权皆归《激光世界》杂志社版权所有,未经书面同意不得转载,违者必究!
《激光世界》杂志社。
第十九届国际医疗器械设计与制造技术展览会



激光世界独家专访

sante
2026 慕尼黑上海光博会
 
 
 
free
友情链接

一步步新技术

洁净室

激光世界

微波杂志

视觉系统设计

化合物半导体

工业AI

半导体芯科技

首页 | 服务条款 | 隐私声明| 关于我们 | 联络我们
Copyright© 2025: 《激光世界》; All Rights Reserved.