مبدأ عمل مستشعر الجسيمات الدقيقة PM2.5 (PM10)

يعتمد مبدأ عمل مستشعر الجسيمات الدقيقة (PM2.5) على مبدأ تشتت الضوء. تُنتج الجسيمات والجزيئات تشتتًا للضوء عند تعرضها للإشعاع، بينما تمتص جزءًا من طاقة الضوء الساقط. عند سقوط شعاع ضوئي أحادي اللون متوازٍ على حقل الجسيمات المراد قياسه، يتأثر هذا الشعاع بالتشتت والامتصاص حول الجسيمات، مما يؤدي إلى انخفاض شدة الضوء. بهذه الطريقة، يمكن الحصول على معدل التوهين النسبي للضوء الساقط عبر حقل التركيز المراد قياسه. يعكس معدل التوهين النسبي بشكل خطي تقريبًا التركيز النسبي للغبار في الحقل المراد قياسه. تتناسب شدة الضوء طرديًا مع قوة الإشارة الكهربائية الناتجة عن التحويل الكهروضوئي. يمكن الحصول على معدل التوهين النسبي بقياس الإشارة الكهربائية، ومن ثم تحديد تركيز الغبار في الحقل المراد قياسه.

يُعرف مستشعر الجسيمات الدقيقة PM2.5 أيضًا باسم مستشعر الغبار، ويُستخدم للكشف عن تركيز الغبار في الهواء المحيط بنا، أي قيمة PM2.5. ويُشار إلى الغبار الهوائي الذي يمكن أن يدخل الحويصلات الهوائية بقطر أقل من 10 ميكرومتر باسم غبار الجهاز التنفسي. تترسب معظم جزيئات الغبار التي يزيد قطرها عن 10 ميكرومتر بفعل الاصطدام، ويستقر معظمها في البلعوم الأنفي عند استنشاق الإنسان، بينما يمكن للغبار الذي يقل قطره عن 10 ميكرومتر أن يدخل إلى الأجزاء العميقة من الجهاز التنفسي. ويبلغ حجم معظم الغبار المترسب في الحويصلات الهوائية أقل من 5 ميكرومتر.

صُمم مستشعر PM2.5 لاستشعار جزيئات الغبار في الهواء. توضع الثنائيات الباعثة للأشعة تحت الحمراء والترانزستورات الضوئية بشكل قطري داخل المستشعر، حيث تتقاطع محاورها البصرية. عندما يمر تيار الهواء المحمل بالغبار عبر منطقة التقاطع، ينعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء عن الغبار. تتناسب شدة الضوء المنعكس طرديًا مع تركيز الغبار. يُمكّن الترانزستور الضوئي من رصد الضوء المنعكس من الغبار في الهواء، حتى الجزيئات الصغيرة جدًا مثل دخان التبغ. تُصدر الثنائيات الباعثة للأشعة تحت الحمراء ضوءًا يصطدم بالغبار مُولِّدًا ضوءًا منعكسًا. يستقبل المستشعر شدة الضوء المنعكس، وبناءً على شدة إشارة الضوء الخارجة، يُحدد تركيز الغبار، ويتم تمييز تركيز جزيئات الغبار المختلفة من خلال إخراج إشارتين مختلفتين لتعديل عرض النبضة (PWM).

يشير مصطلح PM10 إلى الجسيمات التي يبلغ قطرها الديناميكي الهوائي المكافئ 10 ميكرومتر أو أقل في الهواء المحيط. أما الجسيمات الدقيقة PM2.5، فتتميز بصغر قطرها، وطول فترة بقائها معلقة في الغلاف الجوي، وقدرتها على الانتشار لمسافات طويلة، وعادةً ما تحتوي على كميات كبيرة من المواد السامة والضارة، مما يجعلها أكثر خطورة على صحة الإنسان. يمكن لجسيمات PM2.5 أن تدخل الرئتين والدم، وقد تحمل الجراثيم التي قد تكون ضارة جدًا بجسم الإنسان، بما في ذلك الجهاز التنفسي، وجهاز القلب والأوعية الدموية، وحتى الجهاز التناسلي.

ميزات مستشعر الغبار من ريكا: