华德林HDL-FC-20GEX激光粉尘仪（激光粉尘传感器或颗粒物监测仪）是一种利用光学原理检测空气中悬浮颗粒物（PM，如PM2.5、PM10等）浓度的设备。其核心工作原理基于‌光散射法‌，通过激光与颗粒物的相互作用来计算粉尘浓度。以下是详细的工作原理和关键组成部分：

一、核心原理：光散射法（Mie散射）

1. ‌激光照射‌：
   仪器发射一束高稳定性的激光（通常为半导体激光器，波长约650-780 nm），激光通过光学系统聚焦后形成测量区域。

2. ‌颗粒物散射‌：
   当空气中的颗粒物通过激光束时，会与激光发生相互作用（散射）。散射光的强度、角度和频率与颗粒物的粒径、浓度及材质相关（遵循‌Mie散射理论‌）。

3. ‌信号检测‌：
   光电探测器（如光电二极管）接收特定角度的散射光（通常为前向或侧向散射），并将光信号转换为电信号。

4. ‌信号处理与浓度计算‌：
   通过放大、滤波和数字化处理电信号，结合预设的散射模型和校准参数，计算出实时颗粒物浓度（如μg/m³）。

二、关键组成部分

1. ‌激光源‌：
   提供稳定、单色性好的激光束，常用低功率半导体激光器（Class 1或Class 2，对人眼安全）。

2. ‌光学系统‌：

   • ‌透镜/反射镜‌：聚焦激光束并收集散射光。
   • ‌光陷阱‌：吸收未散射的激光，避免干扰。

3. ‌气流系统‌：

   • ‌风扇/泵‌：将空气吸入测量区域，确保颗粒物均匀通过激光束。
   • ‌切割器‌：分离不同粒径的颗粒（如PM2.5或PM10）。

4. ‌信号处理单元‌：
   将光信号转换为数字信号，通过算法（校准曲线或经验公式）计算浓度。

三、应用场景

• ‌环境监测‌：空气质量站、室内PM2.5检测。
• ‌工业场合‌：工厂粉尘排放监控、矿山或建筑工地扬尘监测。
• ‌科研与实验室‌：气溶胶研究、过滤器效率测试。

四、优势与局限性

1. ‌优势‌：

   • 实时响应（秒级）。
   • 高灵敏度（可测低至0.1 μg/m³）。
   • 便携、低功耗，适合移动设备集成。

2. ‌局限性‌：

   • 需定期校准（受湿度、温度、颗粒物成分影响）。
   • 对极细颗粒（<0.3μm）或高浓度粉尘可能误差较大。
   • 无法直接区分颗粒物种类（需结合其他传感器）。

五、校准与维护

• ‌出厂校准‌：通过标准粉尘（如聚苯乙烯小球）标定散射模型。
• ‌现场校准‌：定期与重量法（滤膜称重）或β射线法对比修正。
• ‌维护‌：清洁光学窗口，防止积尘或结露影响精度。