粒子计数器是一种基于光散射原理的高精度检测仪器，其核心在于利用光学传感技术实现空气中微粒的粒径测量与数量统计。其工作原理可拆解为三个关键环节：
光散射激发与信号捕获
当含尘气体以稳定流量通过测量腔时，激光光源（如He-Ne激光或Ar-Kr激光）在腔内形成高能量光敏感区。空气中的微粒（如灰尘、烟雾）通过该区域时，会与光子发生弹性碰撞，产生散射光。根据米氏散射理论，散射光强度与微粒表面积呈正相关，即粒径越大，散射光越强。此时，与入射光呈特定角度（通常为90°或70°）的集光透镜会捕获散射光信号，并将其聚焦至光电探测器（如光电倍增管或光电二极管）。
光电转换与信号放大
光电探测器将接收到的微弱光脉冲转换为电信号，但单个微粒产生的信号幅度极低（通常为纳伏级），需通过多级放大电路进行增强。例如，激光尘埃粒子计数器采用低噪声前置放大器与可编程增益放大器组合，将信号提升至毫伏级，同时通过滤波电路消除背景噪声干扰。这一过程确保了微粒信号与电子噪声的信噪比（SNR）达到可检测阈值。
数字信号处理与粒径分析
放大后的电信号进入数字信号处理器（DSP），通过阈值比较算法区分有效脉冲与噪声。系统根据脉冲幅度与标准粒子库（如PSL聚苯乙烯乳胶球）的校准曲线，将电信号转换为粒径数据。多通道粒子计数器（如512通道型号）可同时统计不同粒径区间的粒子数量，例如将0.3μm-10μm范围划分为多个子通道，每个通道对应特定粒径范围，最终生成粒径分布直方图。部分型号还集成温湿度传感器与气压补偿算法，可自动修正环境因素对测量结果的影响。
技术演进与典型应用
传统粒子计数器受限于光学系统与信号处理能力，通常仅能检测0.1μm以上颗粒。而现代多通道激光粒子计数器通过优化光路设计（如消杂散光腔体）与采用高分辨率ADC（如16位模数转换器），将检测下限拓展至0.05μm，并支持每分钟数百万级粒子计数。在半导体制造车间，此类设备可实时监测0.1μm级颗粒浓度，确保晶圆加工环境达到ISOClass1标准；在医药领域，其数据直接关联无菌制剂的污染风险评估，为GMP合规性提供关键依据。
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