회사 소식 PM 센서의 원리는 무엇일까요?

미세 입자 물질(PM) 센서의 원리는 주로 광학 산란(빛 산란)에 의존하지만, 다른 방법도 존재합니다. 주요 원리에 대한 설명은 다음과 같습니다.

핵심 원리: 빛 산란 (가장 일반적):

광원: 적외선(IR) 또는 레이저 다이오드가 입자가 포함된 공기가 통과하는 감지 챔버로 빛을 방출합니다(작은 팬 또는 펌프에 의해).
입자 상호 작용: 공기 중 입자(먼지, 연기, 꽃가루 등)가 이 빛 빔을 통과하면 다양한 방향으로 빛을 산란시킵니다. 산란의 양과 패턴은 입자의 크기, 모양, 구성 및 농도에 따라 달라집니다.
광 검출기: 특정 각도(일반적으로 90° 또는 덜 일반적으로 전방/후방 산란)에 위치한 민감한 광 검출기(광다이오드 또는 광트랜지스터와 같은)가 산란된 빛을 감지합니다.
신호 변환: 광 검출기는 산란된 빛의 강도를 전기 신호로 변환합니다.
PM 농도와의 상관 관계: 이 산란된 빛 신호의 강도는 공기 중 입자 농도(부피당 질량, 일반적으로 µg/m³)와 상관 관계가 있습니다. 입자 농도가 높을수록 더 많은 빛이 산란되고 신호가 강해집니다.
크기 구분 (PM2.5/PM10): 일부 센서는 다음을 사용하여 입자 크기 분포를 추정할 수 있습니다.
광학 모델: 산란 패턴/강도 차이를 분석하는 알고리즘.
크기 선택적 입구: 특정 크기 이상의 입자(예: PM10의 경우 >10µm)를 광학 챔버에 들어가기 전에 물리적으로 분리합니다.
보정: 특정 크기 분획(예: PM2.5)에 대해 기준 기기를 사용하여 보정합니다.

대체 원리: 베타 감쇠 (기준/규제 모니터에 사용):

방사성 소스: 약한 방사성 소스(탄소-14와 같은)가 베타 입자(전자)를 방출합니다.
필터 테이프: 필터 테이프는 기기를 통해 유입된 공기 중 입자를 수집합니다.
감쇠 측정: 베타 입자는 필터 테이프의 깨끗한 부분을 통과하여 센서에 의해 감지되어 기준선을 설정합니다. 그런 다음 베타 입자는 입자가 있는 테이프 부분을 통과합니다.
질량 계산: 필터의 미세 입자 물질 질량은 베타 입자를 흡수/산란시켜 검출기에 도달하는 수를 줄입니다. 베타 입자 수의 감쇠(감소)는 필터에 수집된 입자 질량에 정비례합니다. 샘플링된 공기 부피와 결합하면 PM 질량 농도(예: µg/m³)를 제공합니다. 이 방법은 질량 측정에 매우 정확하지만 더 복잡하고 비쌉니다.

기타 덜 일반적인 원리:

공진 마이크로 밸런스 (TEOM - 테이퍼형 요소 진동 마이크로 밸런스): 입자는 진동하는 필터 팁에 수집됩니다. 질량 변화는 팁의 공진 주파수를 변경하며, 이는 질량 농도를 결정하기 위해 측정됩니다.
정전기 감지: 충전 섹션을 통과하는 입자가 획득한 전하 또는 입자에 자연적으로 존재하는 전하를 측정합니다.

광학(산란) 센서의 주요 고려 사항(가장 일반적인 유형):

보정: 산란에 영향을 미치는 입자 특성의 변화로 인해 기준 기기(베타 감쇠 모니터와 같은)에 대해 보정이 필요합니다. 공장 보정이 일반적이지만 환경 요인(습도, 입자 유형)으로 인해 드리프트가 발생할 수 있습니다.
습도 민감도: 수증기는 입자에 응축되거나 빛 자체를 산란시켜 과대 평가를 유발할 수 있으며, 특히 습도가 높을 때 그렇습니다. 고급 센서는 습도 센서와 보상 알고리즘을 통합합니다.
입자 구성 민감도: 다른 입자 유형(예: 그을음 대 먼지)은 빛을 다르게 산란시킵니다. 보정은 일반적으로 일반적인 주변 혼합물에 최적화됩니다.
크기 범위 제한: 매우 작은 입자(<~0.3µm) 및 매우 큰 입자는 충분한 빛을 산란시키지 않거나 감지 챔버를 우회하여 유효 크기 범위를 제한할 수 있습니다.
해상도/최저 검출 한계: 센서가 전자 노이즈와 신호를 안정적으로 구별할 수 없는 최소 농도가 있습니다.

응용 분야:
광학 PM 센서는 다음과 같은 분야에서 비교적 저렴한 비용, 작은 크기 및 실시간 출력을 제공하므로 널리 사용됩니다.

소비자용 공기 청정기
실내 공기질 모니터
웨어러블 오염 추적기
산업 공정 모니터링
스마트 HVAC 시스템
도시 대기질 센서 네트워크(보정/품질 관리 고려 사항 포함)

요약하면, 다양한 원리가 존재하지만, 소비자 및 많은 산업용 PM 센서의 지배적인 기술은 광학 빛 산란이며, 빔을 통과하는 공기 중 입자에 의해 산란된 빛의 양을 측정하여 입자 질량 농도를 추정하고, 종종 PM2.5 또는 PM10과 같은 특정 크기 분획에 대해 보정됩니다.