光散射尘埃粒子计

一台洁净区用的激光尘埃粒子计数器出现故障，拆机进行检修，并对原理结构、电子元件进行分析，供感兴趣的朋友参考。仪器基本情况：Y09-301型激光尘埃粒子计数器用于测量洁净环境中单位体积空气内的尘埃粒子大小及数目，可直接检测洁净度等级为三十万级至十级的洁净环境。该仪器采用半导体激光光源，液晶屏显示，体积小、重量轻、检测精度高、功能操作简单明了，电脑控制，可存储、打印采样结果，测试洁净环境十分便利。广泛用于电子、光学、化学、食品、化妆品、医用卫生、生物制品、航空航天等部门。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271849_416325_1807987_3.jpg故障现象：液晶显示屏蓝屏，字符无规律乱码。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271849_416326_1807987_3.jpg http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271850_416327_1807987_3.jpg http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271954_416383_1807987_3.jpg一、基础知识（专家飘过）由于是专用仪器，使用面比较窄，先科普一些知识：空气尘埃粒子计数器是用来测量空气中微粒的数量及大小及多少的仪器，为空气洁净度的评定提供依据。常见的尘埃粒子计数器是光散射式（DAPC）的，测量粒径范围0.1-10μm（即PM0.1- PM10），此外还有凝聚核式的尘埃粒子计数器（CNC），可测量尺寸更小的尘埃粒子。以自动监测PM2.5为例，有三种国际认可的方法：振荡天平法，β射线法，光谱法（光散射法）。光散射式尘埃粒子计数器仪器工作原理（见下图）：空气中的微粒在光的照射下会发生散射，这种现象叫丁达尔现象（Tyndall Effect）。光散射和微粒大小、光波波长、微粒折射率及微粒对光的吸收特性等因素有关。但是就散射光强度和微粒大小而言，有一个基本规律，就是微粒散射光的强度随微粒的表面积增加而增大。这样只要测定散射光的强度就可推知微粒的大小。来自光源的光线被透镜组1聚焦于测量腔内，当空气中的每一个粒子快速地通过测量腔时，便把入射光散射一次，形成一个光脉冲信号。这一光信号经过透镜组2被送到光检测器，正比地转换成电脉冲信号，再经过电子线路的放大、甄别，拣出需要的信号，通过计数系统显示出来。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271851_416329_1807987_3.jpg光散射式尘埃粒子计数器结构示意图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271852_416330_1807987_3.jpg二、仪器外貌本次拆机维修的型号是Y09-301，属于激光光散射式，能同时测六个粒径通道的尘埃粒子数（PM0.3--PM10)。由于激光的单色性好，光能量集中稳定，采用激光光源的尘埃粒子计数器其传感器有较高的信噪比，广泛适用于各行业的精加工、精密试验所需的洁净室（区）的检测需要（注：环保部门的PM2.5尘埃粒子监测器往往采用专用型）。仪器装在铝合金手提箱中：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271853_416331_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271853_416332_1807987_3.jpg随机附件有三脚架、16V直流电源适配器、通讯线、取样管、空气导管：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271854_416333_1807987_3.jpg仪器前面：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271854_416334_1807987_3.jpg仪器后部，2007年10月出厂，苏净公司生产；外接16V直流电源，功耗10W；有RS232接口，可接计算机或控制用：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271854_416335_1807987_3.jpg仪器上贴有年检签，为了保证准确性，每年要到有资质的机构校核：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271855_416336_1807987_3.jpg二、拆机过程及电子元件功能解析卸下仪器上面四颗螺丝，打开机器：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271855_416337_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271856_416338_1807987_3.jpg首先将锂电池组附近的电源插接头断开（即对主板断电！）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271856_416339_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271857_416340_1807987_3.jpg主机结构为：电源板、锂电池组、主电路板、液晶显示板、自净过滤器、空气泵、测量腔组件、空气自净过滤器。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271857_416341_1807987_3.jpg 下面是电源板；锂电池组18650（2600mAH）×8只，充满电后，可工作8小时：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271858_416342_1807987_3.jpg 由于仪器采用外接16V直流输入，电源板电路相对简单。用了两只LM317T构成双稳压电源，W2、W3微调电位器分别用于空气泵流量、激光管功率调整；测量腔组件所需的光电倍增管阳极负高压电路在PCB背面：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/12/201212271858_416343_1807987_3.jpg主电路板微处理器（MCU）采用了飞利浦的P89V51RD2FA，带64KB程序Flash和1024B数据RAM的80C51单片机；6个尘埃粒径通道有6只精密微调电位器(天蓝色)供调整参数：http://ng1.