1。研究设计的概述

1。1选题意义

在目前国际经济发展和全球化的趋势下，工业污染问题日益严重，每日全球的污染气体排放量严重超标，我国现代化建设不断发展，环境问题也随之而来，空气质量恶化，阴霾天气增多。其中空气质量问题逐渐成为最严重的问题之一，居民由于经济能力提升对生存环境的要求也相应提高，人们需要有一款空气质量检测仪器及时了解室内室外的空气质量状况，并采取相应措施，例如通风，打开空气净化器，又或是出门戴口罩，减少室外活动等。传感器技术的不断进步与发展，使之逐渐变成现实。

1。2国内外研究现状

美国，日本，欧盟等发达地区都在上世纪末，本世纪初出台了一系列相关的标准方法及规范来指导PM2。5的检测。这个检测机制在国际上都是很受认可的，具有很强的科学性和严谨性，再加上日益严重的空气污染问题，越来越需要对空质量额检测和监督，我国对PM2。5的监测相对滞后，早期我国也在多城市展开了环境空气PM2。5的研究，单由于缺乏系统性及代表性，并没有推广至全国。到2012，中国的空气质量标准中加入了PM2。5浓度。随即环境保护部出台了系列规范办法[1]。雾霾等级的报道也加入了天气预报中，成为灾害性天气预警的一部分。

2。系统整体的方案

2。1系统方案的选择

目前PM2。5测量方法主要有4种：Beta射线法/β射线法、重量法、微量振荡天平法和光散射法[2]。

1、微量振荡天平法

该法基于锥形元件振荡微量天平原理，将震荡锥形管放置在质量传感器中，将滤膜放置在锥形管震荡段，空气流通会经过滤膜，滤膜把空气中的颗粒过滤沉淀，沉淀的颗粒会直接引起滤膜的质量变化，震荡频率随之发生改变。通过计算频率变化可进一步得出环境粉尘浓度[2]。

2、重量法

我国目前对大气颗粒物的测定主要采用重量法，原理是用专门的器具对空气采样，采样器中的滤膜会过滤空气中的颗粒，颗粒沉淀在滤膜上。通过计算颗粒质和对应的空气体积得出空气中颗粒物的浓度。

3、Beta射线法/β射线法

β射线仪则是依据β射线衰减的原理，对空气采样，采样器中的滤膜会过滤空气中的颗粒，颗粒沉淀在滤膜上。当β射线照射颗粒物后，能量衰减，通过对其能量变化的测定可得出粉尘浓度[3]。

4、光散射法。微粒被光照后会发出散射光信号，光散射法便是检测此信号的大小来测量颗粒物的质量浓度。文献综述

2。2方案的确定

重量法操作繁琐且耗时较长，适合对某个地点，某段时间内的样本进行检测，也可作为对照组。

微量振荡天平法测量时空气中颗粒物浓度以0。1mg/m3计，而水气含量常以g/m3计，水汽会对频率产生影响，导致测量误差。β射线法虽然测量准确，但需要对颗粒物进行采样后进行对比测量，无法实时得到结果。相比较上述几种方法，光散射法操作简单，数据可实时得到，符合我们的简单便携易操作的要求。因此选择光散射发测量。

3。系统的硬件设计

该系统是由单片机，灰尘传感器，温湿度传感器，LCD显示电路，LED报警电路，电源模块构成。如图3。1：

图3。1　系统硬件设计框图

(1)系统实现的功能：

1。LCD屏显示PM2。5浓度 值实时值和平均值。

2。还增加了温湿度检测的附加功能。

3。当数值超过设定的值时3种不同状态的LED灯指示作用 。

(2)主要技术指标：