正确认识激光粉尘传感器和红外粉尘传感器

　　一提到激光，很多人首先会想到的是科幻影片中各种造型各异，威力强大的激光武器。事实上，除了军事领域外激光技术被大量应用于医疗、照明、测距、切割和IT等领域。例如这些年VCD、DVD和蓝光产品的普及，其实都得益于激光技术的逐步发展。
　　
　　激光的英文单词LASER来源于英文词组“受激辐射的光放大”的首字母缩写。zui初，LASER在我国被简单地音译为雷射，1964年在我国科学家钱学森建议下改称“激光”。那么，究竟什么是激光？激光其实是指利用“受激辐射产生光放大”这一特殊的物理现象，所产生的光。抛开晦涩懂的物理学术语，与普通的可见光相比，激光具有：相干性高、方向性强、单色性好以及功率密度高的特点。打个形象点的比方，激光光源产生的光像大合唱，所有人的声音都是一个音调而且节奏整齐；而普通可见光源产生的光就好像是茶馆店里喧闹声，叽叽渣渣，杂乱无序。因此，激光能够被汇聚成非常集中的平行光束，并且能在很长距离内保持较小的扩散角度和较高的功率密度。常见的激光器一般分为：固体激光器，气体激光器以及半导体激光器（俗称激光LED）三大类。在仪表级激光粒子计数器领域，一般采用（氦氖）气体激光器作为光源。在粉尘传感器领域，由于受成本约束，一般采用激光LED作为光源。红外LED是发射波长在红外段的发光二极管，常见波长一般在850nm~940nm左右，广泛应用于医疗、安防、通信、遥控和传感等领域。由于红外LED发光波长在可见光谱以外，配合特定光谱的接收器，可以大幅削弱环境光对接收信号的影响。得益于近年来红外LED技术的不断成熟，红外LED具有：寿命长、发射效率高、单色性较好以及方向性较好的特点。这使得红外LED在传感器领域，尤其是粉尘传感器行业被大量应用。
　　
　　在当前粉尘颗粒PM2.5检测领域中，主要采用两种粉尘传感器：红外粉尘传感器和激光粉尘传感器。有些朋友对两者的差别存在疑问。在此，从五个方面向大家简要介绍一下。
　　
　　一，结构和原理
　　
　　红外原理粉尘传感器的结构和电路比较简单。其光源为红外LED光源，气流进出风口主要靠电阻发热以获得热气流流动，有颗粒通过即输出高电平。输出信号只有PWM型号。
　　
　　激光传感器的结构和电路相对复杂。其光源为激光二极管。采样空气通过风扇或鼓风机推动，通过复杂设计的风道，进行检测。当空气中的细颗粒物进入激光束所在区域时，将使激光发生散射；散射光在空间360°都有辐射，我们在适当位置放置光电探测器，使之只接收散射光，然后经过光电探测器的光电效应产生电流信号，经电路放大及处理后，即可得到细颗粒物浓度值。输出信号一般为串口输出。
　　
　　二，价格与成本
　　
　　红外粉尘传感器在业内已成熟应用多年，市场价格大约在35-50元，激光粉尘传感器在市场价格在90-180元。
　　
　　两者的成本差距，主要是因为后者的物料成本中增加了激光发生器和风机等机构且需要复杂电路结构，并有较高的技术门槛。
　　
　　三，测量精度
　　
　　红外原理粉尘传感器只能检测到1um以上的颗粒，测量精度不足。因为红外LED光散射的颗粒信号较弱，只对大于1um的大颗粒有响应，而且又仅用加热电阻来推动采样气流，采样数较少，数据计算*交由上位机进行。而激光粉尘传感器可以检测到0.3um以上的颗粒。因为自带高性能CPU，采用风扇或鼓风机采集大量数据，经由专业颗粒计数算法分析；综上，在采样数、数据源、算法三方面都比红外粉尘传感器更有优势。
　　
　　四，应用场合
　　
　　由于精度不足，红外原理传感器主要用于工矿扬尘，检测对象为大粒径、高浓度粉尘，检测级别是mg/m3，无法准确测量PM2.5的浓度。
　　
　　而激光原理传感器主要应用在PM2.5检测领域，以精度量化PM2.5质量。可嵌入到家用（车载、手持）空气检测仪、空气净化器中。此外，激光原理传感器在物联网数据采集、环境质量检测等领域亦有应用。
　　
　　五，发展趋势
　　
　　在激光粉尘传感器进入民用领域之前，空气净化器中大量采用了红外粉尘传感器。但随着空气净化器行业的发展，加上一些大厂实现了激光粉尘传感器的批量化生产，激光粉尘传感器的造价在逐步降低，同时终端客户对测量空气质量的要求也越来越高。采用激光原理传感器、量化PM2.5质量已是业内*的趋势。