本发明涉及传感器标定，具体涉及用于焊接烟尘浓度传感器中标定系数的标定装置和方法。
背景技术：
1、在对焊接环境中的焊接烟尘浓度测定时，多采用激光浓度传感器进行监测。这种基于光散射法原理的传感器实际测量的是颗粒物的数量浓度而非质量浓度，其转换的质量浓度，并不能满足焊接烟尘浓度的准确测量，因此需要根据颗粒物的实际情况确定转换系数。由于焊接材料种类繁多，每种焊接材料产生的烟尘成分和粒径不同，标定系数必然有区别，当前相关焊接烟尘浓度检测设备对焊接烟尘的标定只有一个转换系数，而且也缺少有效的方法对烟尘浓度传感器进行精确的标定。因此需要研制一套用于焊接烟尘浓度测量的传感器标定装置，准确测量标定系数，提高焊接烟尘浓度的测量精度，该测量方法对推进焊接生产环境的在线检测具有重要意义。
技术实现思路
1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明要解决的技术问题是提供一种能够精确测定焊接烟尘浓度传感器中标定系数的标定装置和标定方法，该方法将带有烟尘浓度传感器的检测系统与基于滤膜称重法的焊接烟尘浓度测量系统相结合，能够精确实现对烟尘浓度传感器的标定，确定传感器的转换系数。该测量方法操作方法简单，实验数据精确可靠，易于实现。
2、为解决上述技术问题，本发明提出用于焊接烟尘浓度传感器中标定系数的标定装置，通过下述技术方案来实现：
3、用于焊接烟尘浓度传感器中标定系数的标定装置，包括，若干个待用滤膜；
4、测量若干个待用滤膜焊接前后质量的称量组件；
5、用于进行气流控制的导气管，所述导气管形成分流路径，分别连接两种测试系统；
6、烟尘浓度传感器，用于获取烟尘平均质量浓度；
7、分别获取分流路径中的所述称量组件以及烟尘浓度传感器的数据，根据计算公式，获得烟尘浓度传感器的标定系数。
8、在本发明的一个实施例中，还包括与导气管联通的抽气泵，以及位于导气管内的气体流量计，所述气体流量计用于检测导气管内的气体流量，并在气体流量过大或过小时，通过抽气泵电机转速的调节进而对气体流量进行调节。
9、在本发明的一个实施例中，还包括分别与称量组件、烟尘浓度传感器、抽气泵以及气体流量计连接的控制组件，所述控制组件根据流量计的数值控制抽气泵。
10、在本发明的一个实施例中，所述导气管为y型导气管，所述y型导气管的另一侧的一个导气管连接有抽气泵、烟尘浓度传感器和控制组件构成的第一测试系统，另一个导气管依次连接有滤膜夹及其夹持的滤膜、气体流量计和抽气泵，结合单独用于测量滤膜重量的电子天平构成的第二测试系统。
11、本发明还公开了一种用于焊接烟尘传感器中标定系数的标定方法，包括以下步骤，通过若干个待用滤膜、称量组件、导气管、以及烟尘浓度传感器，分别利用滤膜称重法和光散射法组成测试系统，同步获取烟尘质量浓度以及烟尘平均质量浓度，并对若干组测试获得的两种质量浓度数据进行线性拟合，获得烟尘传感器的标定系数。
12、在本发明的一个实施例中，包括以下步骤，
13、步骤1，选取若干待用滤膜，利用称量组件，每个滤膜至少称量3次，并取其平均值为焊接前质量；
14、步骤2，于半封闭环境中，确定焊接烟尘数据采集点；
15、步骤3，驱动抽气泵调节导气管形成的两个分流导管内的气体流量，并利用气体流量计监测，使得分流导管内的气体流量达到设定值；
16、步骤4，在设定时间内，进行焊接，焊接中，保持各个分流导管内的气体流量不变；
17、步骤5，关闭抽气泵，通过滤膜收集设定时间段内的焊接烟尘，并利用烟尘传感器同步测量焊接烟尘的实时浓度；
18、重复步骤4)至步骤5)，直至完成若干待用滤膜的焊接和测量后，关闭抽气泵；
19、利用滤膜称重法以及烟尘传感器，测量烟尘质量浓度以及烟尘平均质量浓度，对若干组数据进行线性拟合，最终得到烟尘传感器的标定系数。
20、在本发明的一个实施例中，还包括烟尘质量浓度的计算，具体通过以下公式计算：
21、
22、公式(1)中，c是烟尘质量浓度，q是气体流量，焊接前后若干待用滤膜的质量差δm＝m2-m1,m2为试验后滤膜的质量，m1为实验前滤膜的质量；
23、c的单位为l/min；t是焊接时间，单位为min。
24、在本发明的一个实施例中，还包括烟尘平均质量浓度，具体通过以下公式计算：
25、
26、公式(2)中，为烟尘平均质量浓度，n为采样时间段内传感器采集数据的总数，n为大于等于2的自然数，xi为传感器测量的第i个烟尘浓度值，xi+1是第i+1个烟尘浓度值，i＝1,2,…,n-1。
27、在本发明的一个实施例中，还包括烟尘浓度传感器的标定系数k的计算，具体为：
28、对n组测量得到的数据点进行线性拟合，可得到线性回归方程方程中a＝0，k值根据下式求出：
29、
30、其中，表示第i组实验时，利用第一测试系统获得的平均质量浓度；ci表示第i组实验时，利用第二测试系统获得的烟尘质量浓度。
31、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
32、本发明使用时，通过由滤膜夹、气体流量计、y型导气管和抽气泵组成滤膜称重法的焊接烟尘浓度测量装置，结合带有烟尘浓度传感器、单片机和计算机组成的焊接烟尘监测系统来对烟尘传感器进行标定，操作方法简单，实验数据精确可靠，实验数据的相对误差在5％以内，可以对不同种类焊接材料进行标定，获得各类焊接材料的焊接烟尘浓度转换系数，实现烟尘浓度传感器的精确标定。
1.用于焊接烟尘浓度传感器中标定系数的标定装置，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的用于焊接烟尘浓度传感器中标定系数的标定装置，其特征在于，还包括与导气管联通的抽气泵，以及位于导气管内的气体流量计，所述气体流量计用于检测导气管内的气体流量，并在气体流量过大或过小时，通过抽气泵电机转速的调节进而对气体流量进行调节。
3.根据权利要求2所述的用于焊接烟尘浓度传感器中标定系数的标定装置，其特征在于，还包括分别与称量组件、烟尘浓度传感器、抽气泵以及气体流量计连接的控制组件，所述控制组件根据流量计的数值控制抽气泵。
4.根据权利要求1所述的用于焊接烟尘浓度传感器中标定系数的标定装置，其特征在于，所述导气管为y型导气管，所述y型导气管一侧为进气口，另一侧的一个导气管分别连接有抽气泵、烟尘浓度传感器和控制组件构成的第一测试系统，另一个导气管依次连接有滤膜夹及其夹持的滤膜、气体流量计和抽气泵，结合单独用于测量滤膜重量的电子天平构成的第二测试系统。
5.一种用于焊接烟尘传感器中标定系数的标定方法，其特征在于，包括以下步骤，通过待用滤膜、称量组件、导气管、以及烟尘浓度传感器，分别利用滤膜称重法和光散射法组成测试系统，同步获取烟尘质量浓度以及烟尘平均质量浓度，并对若干组测试获得的两种质量浓度数据进行线性拟合，获得烟尘传感器的标定系数。
6.根据权利要求5所述的一种用于焊接烟尘传感器中标定系数的标定方法，其特征在于，包括以下步骤，
7.根据权利要求6所述的一种用于焊接烟尘传感器中标定系数的标定方法，其特征在于，还包括烟尘质量浓度的计算，具体通过以下公式计算：
8.根据权利要求7所述的一种用于焊接烟尘传感器中标定系数的标定方法，其特征在于，还包括烟尘平均质量浓度，具体通过以下公式计算：
9.根据权利要求8所述的一种用于焊接烟尘传感器中标定系数的标定方法，其特征在于，还包括烟尘传感器的标定系数k的计算，具体为：