PMS5003
PMS7003
Plantower PMS 5003 和 PMS 7003 感測器
The PMS 7003 and PMS 5003 sensors are the 7th resp 5th generation of the PMSx003 series developed by Plantower (chinese name 攀藤).
實驗設定
本實驗,3 個 PMS 7003 和 3 個 PMS 5003 共置在一起。目的是了解單一感測器讀數的準確性,以及由於缺乏低成本感測器的有效校準而引起的潛在誤差水平。
對於每個感測器(PMS5003 和 PMS7003),有 3 個感測器(標識為 PMSx003 #1、#2 和 #3)在 3 分鐘內交替運作。每分鐘僅收集最後 30 秒的數據,而保留前 30 秒的數據是為了讓感測器穩定其輸出。
There is additional PMS5003 sensor (number #4 ): It is a used (old) sensors which has been running in continuous mode for several months outdoor. The objective for this sensor is to understand if the accuracy decreases with the age (during to the laser or fan wearing off).
規格表: PMS5003.pdf and PMS7003.pdf.請注意,來自感測器的PMSx 資料有兩種形式:「標準顆粒物」(標準顆粒或CF-1,位元組4-9)和「大氣環境下」(大氣環境,字節10) -15)。這是我們用於此實驗的第二個(感謝 Bart 的澄清)。
感測器拆解
以下圖片是 PMS5003 在戶外連續模式下運作幾個月所拍攝的。
好消息是 Plantower 成功地進行了相當好的機械設計,可以防止安裝雷射和二極體的 PCB 正積聚灰塵(請參閱右圖 A)。與 Dylos 上的灰塵堆積相比,這保證了更好的使用壽命和數據準確性隨著時間的推移。
在電氣和電子元件方面,PMS5003 與最初的 PMS1003 設計沒有太大不同。 CPU 仍然是 Cypress CY8C4245,它是一個以 48Mhz 運行的組合 ARM Cortex-M0 和專用 ADC,用於對二極體的輸出進行採樣。
即時數據
db
代表垃圾箱,以每分鐘計數為單位。例如,db2.5-um
表示空氣動力學直徑低於 2.5 µm 的微粒數量;
氣象條件時間序列
需要氣象條件,尤其是相對濕度 (RH),因為高 RH 可能會對雷射檢測到的顆粒尺寸產生直接影響。對於BAM感測器來說,實際上有恆定濕度的要求。
上圖基於 CWOP 站 EW2754。下表是根據我們的 GAIA A12 站的即時讀數
顆粒物時間序列
請注意,前 3 個時間序列圖顯示的是使用 AQI 的值(而不是原始 mg/m3)。 AQI 是基於美國 EPA 斷點。對於 PM1,使用 PM2.5 斷點。
對於顆粒物圖表,顯示了來自鄰近站點的參考 BAM 測量值,但未考慮偏差圖 ~ 該實驗的目的是了解相同類型感測器(例如 PMS)與非感測器之間的偏差在使用不同技術的感測器之間(例如雷射計數器與Beta 衰減)。
每個時間序列下方的偏差圖計算為最小值(藍色)和最小值之間的差異。每個 5 分鐘週期區塊的最大值(紅色)和平均讀數。 X 軸顯示平均值,Y 軸顯示最小/最大與平均值之間的差異。對於前 3 個時間序列圖,差異以 AQI 表示:這樣,很容易評估那些低成本感測器的 AQI 值的潛在誤差。
Comparison between Std. Particle (標準顆粒物) and Std. Atmosphere (大氣環境下)
The graphs below shows the correlation for the CF1 (X, absyss) and the ratio CF1/SAT (Y, ordinate), for the PM2.5 and PM10 data.
The almost too perfect correlation between approx. 30 mg to 100 mg for PM2.5 / PMS5003, (40mg to 150 for PM10) does not sound too scientific...
cf1<30 ⇒ sat=cf1
cf1>100 ⇒ sat = cf1 * 2/3
cf1 in ∈ [30;100] ⇒ sat = 30 + cf1 * (cf1-30)/70 * 2/3
The formula has been updated with correct ratio (2/3)
一個有趣的問題是 CF-1/SAT 比率是否是 Plantower 校準過程的一部分?至少,對於 PM2.5,PMS7003 和 PMS5003 的上限閾值不同(第一個為 85,第二個為 100)。當有足夠的數據可用時,此頁面將更新答案...
PM10與PM2.5的相關性
目前,這種相關性似乎是完全線性的,但一旦下一個 PM10 污染事件到來,該圖將能夠確認垃圾箱尺寸檢測的效率。
此外,需要檢查的一種有趣的模式是非線性曲線,可以在 Dylos 感測器上看到。這種彎曲模式是由於感測器無法正確檢測不同的顆粒箱,這是由於「阻礙」二極體的顆粒數量過多造成的。目前,空氣污染水平太低,無法檢測到這種現象,但一旦冬天到來,數據就會證實這種模式是否存在。
粒狀物時間序列(室內設定)
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