في مستشعر PM2.5، يكمن الفرق بين مبدأ الليزر والأشعة تحت الحمراء

في مستشعر PM2.5 ، يكمن الفرق بين مبدأ الليزر والأشعة تحت الحمراء

PM هو اختصار لـ "الجسيمات الدقيقة". بالمقارنة مع الجسيمات الخشنة، فإن الجسيمات الدقيقة أغنى بالمواد السامة والضارة، ويمكن أن تبقى في الغلاف الجوي لفترة أطول، كما أن مسافة انتقالها أطول، ولها تأثير أكبر على البيئة الجوية وصحة الإنسان، مما يتسبب في تلوث الهواء الأسود والضباب الدخاني.

في معدات مراقبة الجسيمات PM2.5، يوجد نوعان رئيسيان من أجهزة الاستشعار: مستشعر PM2.5 يعمل بالأشعة تحت الحمراء ومستشعر PM2.5 يعمل بالليزر.

يُستخدم مستشعر PM2.5 الذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي في رصد الغبار الصناعي والتعديني نظرًا لانخفاض دقته. فهو يقيس حجم الجسيمات الكبيرة وتركيز الغبار العالي، ويبلغ مستوى الكشف فيه ملليغرام/متر مكعب. لا يستطيع هذا المستشعر قياس تركيز PM2.5 بدقة، بل يقتصر دوره على رصد الغبار فقط. وبالطبع، استخدمت أجهزة تنقية الهواء القديمة هذا المستشعر أيضًا. نتائج القياسات تقريبية فقط، ودقتها منخفضة. ويُستخدم هذا المستشعر عمومًا لتحديد مستوى تلوث الغبار.

لاحقًا، ظهر مستشعر PM2.5 الليزري، القادر على قياس تركيز الجسيمات الدقيقة PM2.5 بدقة عالية. يُستخدم هذا المستشعر بشكل أساسي في مجال الكشف عن هذه الجسيمات، ويمكن دمجه في أجهزة الكشف عن جودة الهواء المنزلية (في المركبات، المحمولة) وأجهزة تنقية الهواء. يعتمد مستشعر PM2.5 الليزري على القياس الكمي، حيث يمكنه الكشف عن الجسيمات التي يبلغ قطرها 0.3 ميكرومتر، وقياس قيم PM1.0 وPM2.5 وPM10 بدقة عالية.

إذن ما الفرق بينهما؟

1. المبدأ الهيكلي

يتميز مستشعر الجسيمات الدقيقة PM2.5 بتقنية الأشعة تحت الحمراء ببنية ودائرة بسيطة نسبيًا. مصدر الضوء عبارة عن مصباح LED يعمل بالأشعة تحت الحمراء. يعتمد مدخل ومخرج الهواء بشكل أساسي على مقاومة الحرارة لتوليد تدفق هواء ساخن. عند مرور الجسيمات، تنعكس بعد ملامستها لمصدر ضوء LED. يستقبل الكاشف الضوئي الضوء المنعكس بدرجات متفاوتة من الشدة، ثم يُضخّم. بعد ذلك، تُحسب نتيجة الاختبار.

يُعدّ تركيب ودائرة مستشعر الجسيمات الدقيقة PM2.5 القائم على مبدأ الليزر معقدًا نسبيًا. مصدر الضوء هو ثنائي ليزري. يُدفع الهواء المأخوذ بواسطة مروحة أو منفاخ، ويمر عبر قناة هواء مصممة بدقة للكشف عنه. عندما تدخل الجسيمات الدقيقة في الهواء إلى المنطقة التي يقع فيها شعاع الليزر، يتشتت الليزر؛ وينتشر الضوء المتشتت بزاوية 360 درجة في الفضاء، ويُوضع كاشف ضوئي في موضع مناسب لاستقباله، ثم يُنتج بواسطة التأثير الكهروضوئي للكاشف. بعد تضخيم إشارة التيار ومعالجتها بواسطة دائرة مكبر العمليات، يُمكن الحصول على تركيز الجسيمات الدقيقة. يمكن إخراج الإشارة بطرق متنوعة، مثل المنفذ التسلسلي، وI²C، وPWM.

2. دقة القياس والعمر الافتراضي

لا يستطيع مستشعر PM2.5 الذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء رصد سوى الجسيمات التي يزيد حجمها عن 1 ميكرومتر، ودقة قياسه غير كافية. ونظرًا لضعف إشارة الجسيمات الناتجة عن تشتت ضوء LED بالأشعة تحت الحمراء، فإنه لا يستجيب إلا للجسيمات الكبيرة التي يزيد حجمها عن 1 ميكرومتر، ويعتمد فقط على مقاومة التسخين لدفع تدفق هواء أخذ العينات، مما يؤدي إلى قلة عدد العينات، ويتم نقل جميع البيانات إلى الحاسوب المركزي.

يستطيع مستشعر PM2.5 الذي يعمل بتقنية الليزر الكشف عن الجسيمات التي يزيد حجمها عن 0.3 ميكرومتر. وبفضل احتوائه على وحدة تحكم دقيقة عالية الأداء، واستخدامه مروحة أو منفاخ لجمع كمية كبيرة من البيانات، وتحليلها بواسطة خوارزمية احترافية لعد الجسيمات، فإنه يتمتع بمزايا أكثر من مستشعر PM2.5 الذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء من حيث طريقة أخذ العينات، ودقة البيانات، ومعالجة الخوارزمية.

3. السعر والتكلفة

نظراً للبنية البسيطة لمستشعر PM2.5 الذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء، فإن التكلفة تتراوح عموماً بين 20 و 50 يواناً.

يتميز مستشعر PM2.5 الذي يعمل بتقنية الليزر ببنية معقدة نسبياً، ويتراوح سعره في السوق بين 90 و180 يواناً. ونظراً لإضافة مولدات الليزر والمراوح، فضلاً عن الحاجة إلى بنى دوائر معقدة، فإنّ المتطلبات التقنية اللازمة تجعله أغلى ثمناً.

4. اتجاهات التنمية

قبل دخول مستشعر PM2.5 الذي يعمل بتقنية الليزر إلى المجال المدني، كانت العديد من أجهزة رصد PM2.5 تستخدم مستشعرات PM2.5 التي تعمل بتقنية الأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك، ومع تطور صناعة المستشعرات، وتحقيق بعض الشركات المصنعة الكبرى للإنتاج الضخم لمستشعرات PM2.5 التي تعمل بتقنية الليزر، انخفضت تكلفة هذه المستشعرات تدريجياً.

تُستخدم حلول الاستشعار من قِبل الشركات المصنعة الأصلية (OEM)، كما يوحي اسمها، على نطاق واسع في أنظمة مراقبة البيئة. ونظرًا لاعتماد هذه الحلول بشكل كبير على التكنولوجيا في عالمنا المعاصر، فقد ازداد استخدامها بشكل ملحوظ.

اشترِ منتجات أنظمة مراقبة البيئة باستخدام أجهزة الاستشعار عبر الإنترنت من الصين بأفضل سعر من هنا: Rika Sensors.

يستخدم العديد من أصحاب الأعمال والمهنيين خدمات مثل شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة للبقاء على اطلاع دائم بصناعة التصنيع، ومراقبة جودة المنتجات، ومتابعة المنافسين.

يُعدّ هذا العزم نفسه أمراً بالغ الأهمية لأصحاب الأعمال. فالرحلة في مجال حلول الاستشعار تجربة مليئة بالتحديات والمكافآت في آنٍ واحد.

إن إغراق العملاء بكمية كبيرة من المعلومات أو سيل من الفوائد التي يوفرها حل الاستشعار - حتى لو كانت جميعها صحيحة - هو طريقة مؤكدة لفقدان انتباههم.