美国TEMTOP/乐控PM-2T空气质量检测模组的工作原理

美国TEMTOP/乐控PM-2T空气质量检测模组的工作原理

美国 TEMTOP / 乐控 PM-2T 空气质量检测模组 的工作原理主要基于 激光散射法（光学粒子计数原理），通过对空气中悬浮颗粒物的光学特性进行检测和分析，实现对空气质量的监测。以下是其核心工作原理的详细解析：

一、激光散射法的基本原理

激光散射法是利用激光束照射空气中的颗粒物时，颗粒物会使激光产生散射现象，通过检测散射光的强度和角度等参数，计算出颗粒物的浓度和粒径分布。

PM-2T 模组的核心组件包括：

激光发射单元：发射一束稳定的激光（通常为红光或红外光），作为检测光源。

采样腔体：空气通过风扇或自然对流进入模组的采样腔体，激光束在腔体内照射流经的空气。

光电传感器：位于特定角度（如 90° 或前向散射角度），用于捕捉颗粒物散射的光信号。

信号处理单元：将光电传感器的模拟信号转换为数字信号，并通过算法计算出颗粒物浓度。

二、PM-2T 模组的具体工作流程

空气采样

通过内置风扇（或外部气流）将环境空气吸入采样腔体，形成稳定的气流（流量通常为 0.1L/min 或更低）。

空气流经激光束照射区域，其中的颗粒物（如 PM2.5、PM10 等）与激光发生相互作用。

激光散射与信号采集

当颗粒物通过激光束时，会产生散射光，散射光的强度与颗粒物的表面积（或体积）成正比，而散射光的脉冲频率与颗粒物的数量成正比。

光电传感器（如光电二极管）捕捉散射光信号，将光信号转换为微弱的电信号（电流或电压变化）。

信号处理与数据计算

微弱的电信号经放大、滤波后，由模数转换器（ADC）转换为数字信号。

模组内置的微处理器（MCU）通过预设算法（如米氏散射理论模型），对数字信号进行分析：根据散射光脉冲的频率和强度，区分不同粒径的颗粒物（如 PM1.0、PM2.5、PM10）。

通过统计单位时间内的脉冲数，计算出各粒径颗粒物的浓度（如 μg/m³）。

数据输出

处理后的颗粒物浓度数据通过通讯接口（如 UART、I²C 等）传输至外部设备（如空气净化器、智能家居中控、显示屏等），供用户查看或进一步控制设备。

三、关键技术特点

多粒径检测能力

PM-2T 模组可同时监测 PM1.0、PM2.5、PM10 等不同粒径的颗粒物，通过设定不同的粒径切割阈值（基于空气动力学直径），实现对各污染物的分类检测。

抗干扰设计

采用 全金属屏蔽罩 或封闭式结构，减少外部电磁干扰（如家电、无线信号）对激光和光电传感器的影响。

通过优化光路设计（如异侧进出风口、光路准直），降低气流扰动和灰尘附着对检测精度的干扰。

校准与补偿

模组出厂前需通过标准颗粒物（如乳胶球）进行校准，确保测量精度。

部分型号可能内置温度、湿度传感器，对环境温湿度变化进行补偿，减少因气溶胶物理特性变化（如吸湿性）导致的误差。

四、应用场景与优势

应用场景：

主要用于 家用空气净化器、新风系统、智能家居设备、便携式空气质量检测仪 等，实时监测室内 PM2.5 等污染物浓度，并联动设备调节运行模式（如自动启停、风速调整）。

优势：

响应速度快：采样时间通常 <1.5 秒，可实时反馈空气质量变化。

体积小巧：模块化设计便于嵌入各类设备，适合空间受限的场景。

成本效益高：相比激光雷达或光谱分析技术，性价比更优，适合消费级市场。

五、局限性与注意事项

测量范围有限：通常量程为 0~999 μg/m³，高污染环境（如工业场景）可能需更高量程的设备。

颗粒物类型差异：激光散射法对非球形颗粒物（如烟尘、花粉）的检测精度可能受形状影响，需结合算法修正。

维护需求：长期使用后，采样腔体可能积尘，需定期清洁或更换滤网，避免影响检测准确性。