美國TEMTOP/樂控PM-2T空氣質量檢測模組的工作原理

美國 TEMTOP / 樂控 PM-2T 空氣質量檢測模組 的工作原理主要基于 激光散射法（光學粒子計數原理），通過對空氣中懸浮顆粒物的光學特性進行檢測和分析，實現對空氣質量的監測。以下是其核心工作原理的詳細解析：

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氣中的顆粒物時，顆粒物會使激光產生散射現象，通過檢測散射光的強度和角度等參數，計算出顆粒物的濃度和粒徑分布。

PM-2T 模組的核心組件包括：

激光發射單元：發射一束穩定的激光（通常為紅光或紅外光），作為檢測光源。

采樣腔體：空氣通過風扇或自然對流進入模組的采樣腔體，激光束在腔體內照射流經的空氣。

光電傳感器：位于特定角度（如 90° 或前向散射角度），用于捕捉顆粒物散射的光信號。

信號處理單元：將光電傳感器的模擬信號轉換為數字信號，并通過算法計算出顆粒物濃度。

二、PM-2T 模組的具體工作流程

空氣采樣

通過內置風扇（或外部氣流）將環境空氣吸入采樣腔體，形成穩定的氣流（流量通常為 0.1L/min 或更低）。

空氣流經激光束照射區域，其中的顆粒物（如 PM2.5、PM10 等）與激光發生相互作用。

激光散射與信號采集

當顆粒物通過激光束時，會產生散射光，散射光的強度與顆粒物的表面積（或體積）成正比，而散射光的脈沖頻率與顆粒物的數量成正比。

光電傳感器（如光電二極管）捕捉散射光信號，將光信號轉換為微弱的電信號（電流或電壓變化）。

信號處理與數據計算

微弱的電信號經放大、濾波后，由模數轉換器（ADC）轉換為數字信號。

模組內置的微處理器（MCU）通過預設算法（如米氏散射理論模型），對數字信號進行分析：根據散射光脈沖的頻率和強度，區分不同粒徑的顆粒物（如 PM1.0、PM2.5、PM10）。

通過統計單位時間內的脈沖數，計算出各粒徑顆粒物的濃度（如 μg/m3）。

數據輸出

處理后的顆粒物濃度數據通過通訊接口（如 UART、I2C 等）傳輸至外部設備（如空氣凈化器、智能家居中控、顯示屏等），供用戶查看或進一步控制設備。

三、關鍵技術特點

多粒徑檢測能力

PM-2T 模組可同時監測 PM1.0、PM2.5、PM10 等不同粒徑的顆粒物，通過設定不同的粒徑切割閾值（基于空氣動力學直徑），實現對各污染物的分類檢測。

抗干擾設計

采用 全金屬屏蔽罩 或封閉式結構，減少外部電磁干擾（如家電、無線信號）對激光和光電傳感器的影響。

通過優化光路設計（如異側進出風口、光路準直），降低氣流擾動和灰塵附著對檢測精度的干擾。

校準與補償

模組出廠前需通過標準顆粒物（如乳膠球）進行校準，確保測量精度。

部分型號可能內置溫度、濕度傳感器，對環境溫濕度變化進行補償，減少因氣溶膠物理特性變化（如吸濕性）導致的誤差。

四、應用場景與優勢

應用場景：

主要用于 家用空氣凈化器、新風系統、智能家居設備、便攜式空氣質量檢測儀 等，實時監測室內 PM2.5 等污染物濃度，并聯動設備調節運行模式（如自動啟停、風速調整）。

優勢：

響應速度快：采樣時間通常 <1.5 秒，可實時反饋空氣質量變化。

體積小巧：模塊化設計便于嵌入各類設備，適合空間受限的場景。

成本效益高：相比激光雷達或光譜分析技術，性價比更優，適合消費級市場。

五、局限性與注意事項

測量范圍有限：通常量程為 0~999 μg/m3，高污染環境（如工業場景）可能需更高量程的設備。

顆粒物類型差異：激光散射法對非球形顆粒物（如煙塵、花粉）的檢測精度可能受形狀影響，需結合算法修正。

維護需求：長期使用后，采樣腔體可能積塵，需定期清潔或更換濾網，避免影響檢測準確性。