一种激光粉尘传感器的粉尘浓度测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种激光粉尘传感器的粉尘浓度测量方法，特别是能对空气中悬浮颗 粒物的质量浓度测量值进行修正补偿的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，灰霸天气已经对人民的生活和身体健康造成了不良影响，对于颗粒物检 测技术的研究刻不容缓，检测颗粒物浓度的核屯、技术就是设计准确可靠的粉尘浓度传感 器，相比国内来说，国外对粉尘传感器的研究起步较早，技术也较成熟，传感器已经广泛应 用于军事、航天航空、工业控制和检测技术等领域，PM2. 5的检测方法有重量法、微量震荡天 平法，0射线吸收法、光散射法等。
[0003] 本发明中设及的传感器在检测空气中的悬浮颗粒物质量浓度的方法在原理上主 要采用米氏（Mie)理论及其近似结论。W此为理论为基础的光散射法，通用方式是用一束 单色光照射在采样空气上，并通过空气的流动的通道结构（例如细长的管道）令采样空气 中的颗粒物近似单个通过光束，与此同时，将感光元件（如娃光电池）布置在与某个散射角 度上（通常为180度或90度）收集散射光强。
[0004] 但是，传统的检测空气中悬浮颗粒物质质量浓度的传感器在检测精度和成本是相 互矛盾的，传统的同类空气中悬浮颗粒物浓度传感器中，如果是高准确度的大型传感器成 本高，体积大，并且不利用大规模自动化生产，也不利于作为空气质量指标的颗粒物浓度检 测技术的应用普及；如果是低成本的小型传感器，则准确度较差且自我补偿校准功能不足。
【发明内容】
[0005] 本发明所提供的方法是通过对粉尘传感器的测量精度的影响因素进行自我补偿 校准，从而提高了一种低成本的小型激光粉尘传感器的粉尘浓度测量精度。采用本发明所 述的测量方法的激光粉尘传感器成本低，体积小，准确度高，并且生产工艺简单，个体一致 性高，易于大规模生产和应用普及。通过采用本发明的测量方法，在硬件设置不变的情况 下，能大幅度的提高传感器测量的精度。
[0006] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得W解决的：
[0007] 一种激光粉尘传感器的粉尘浓度测量方法，其特征在于包括W下步骤：
[000引一个标定步骤：在常温下，对激光粉尘传感器进行不同若干次标定，每次标定针 对不同的PM值颗粒物进行，并记录每次标定时对粉尘测量浓度有影响的S个指标，光电传 感器经一级放大器后的电压值Vb、再经过一个隔直电容和一个二级放大器后的比较电压值 V。，风扇转速rib;从而得到每次标定时当前的PM值颗粒物W及与该PM值颗粒物对应的电压 值V V。;所有标定结束后，得到PM值颗粒物与对应的电压值V b、V。的线性关系曲线；
[0009] 一个实时测量的步骤：光电传感器经一级放大器后的电压值Vi、再经过一个隔直 电容和一个二级放大器后的比较电压值V2,未经算法修正的颗粒物的个数为n';
[0010] 一个修正参数步骤，具体包括：
[0011] 修正一；针对测量结果由于光路器件的衰减、温湿度的变等因素导致偏差进行修 正，得到粉尘浓度值PMi，具体包括W下子步骤：
[0012] 步骤1. 11、实时获取光电传感器经一级放大器后的电压值Vi、再经过一个隔直电 容和一个二级放大器后的比较电压值V,;
[0013] 步骤1. 12、当外界环境变化或者光路器件衰减相比与标定有变化时，则Vi、V2均相 应发生变化，且V丑比于V2变化，所化围过Vi的变化量调节比较电压值调整为V2' = (V Vb)*V。;其中，V。为从标定步骤中得到的关系曲线中所需测量的PM值颗粒物对应的V准；
[0014] 步骤1. 13、通过比较电压值V2的变化修正当前颗粒物的个数n'至Ij标定状态下的 颗粒物的理论个数n，通过标定时的理论值得到颗粒物经过补偿修正后的质量浓度值PMi;
[0015] 修正二；对激光粉尘传感器中的风扇转速进行修正，得到粉尘浓度信号值PM2,具 体包括W下子步骤：
[0016] 步骤1. 21、获取风扇实时转速rif;
[0017] 步骤1.22、计算风扇转速修正系数
【主权项】
1. 一种激光粉尘传感器的粉尘浓度测量方法，其特征在于包括w下步骤： 一个标定步骤：在常温下，对激光粉尘传感器进行不同若干次标定，每次标定针对不同 的PM值颗粒物进行，并记录每次标定时对粉尘测量浓度有影响的S个指标，光电传感器经 一级放大器后的电压值Vb、再经过一个隔直电容和一个二级放大器后的比较电压值V。，风 扇转速rib;从而得到每次标定时当前的PM值颗粒物W及与该PM值颗粒物对应的电压值V b、 V。;所有标定结束后，得到PM值颗粒物与对应的电压值V b、V。的线性关系曲线； 一个实时测量的步骤：光电传感器经一级放大器后的电压值Vi、再经过一个隔直电容 和一个二级放大器后的比较电压值V2,未经算法修正的颗粒物的个数为n'; 一个修正参数步骤，具体包括： 修正一；针对测量结果由于光路器件的衰减、温湿度的变等因素导致偏差进行修正，得 到粉尘浓度值PMi，具体包括W下子步骤： 步骤1. 11、实时获取光电传感器经一级放大器后的电压值Vi、再经过一个隔直电容和 一个二级放大器后的比较电压值V2 ; 步骤1. 12、当外界环境变化或者光路器件衰减相比与标定有变化时，则Vi、V2均相应 发生变化，且Vi正比于V2变化，所W通过Vi的变化量调节比较电压值调整为V,' = (Vi/ Vb)*V。;其中，V。为从标定步骤中得到的关系曲线中所需测量的PM值颗粒物对应的V准； 步骤1. 13、通过比较电压值V,的变化修正当前颗粒物的个数n'到标定状态下的颗粒 物的理论个数n，通过标定时的理论值得到颗粒物经过补偿修正后的质量浓度值PMi; 修正二；对激光粉尘传感器中的风扇转速进行修正，得到粉尘浓度信号值PM,，具体包 括W下子步骤： 步骤1. 21、获取风扇实时转速rif; 步骤1. 22、计算风扇转速修正系数1 1 步骤1. 23、计算对风扇转速进行修正后的粉尘浓度值PM2= kfPMi; 一个测量结果输出步骤：输出修正后的测量结果PM2。
【专利摘要】本发明涉及一种激光粉尘传感器的粉尘浓度测量方法，包括以下步骤：在常温下，对激光粉尘传感器进行标定，并记录标定时对粉尘测量浓度有影响的三个指标：光电传感器经一级放大器后的电压值Vb、再经过一个隔直电容和一个二级放大器后的比较电压值Vc和风扇转速nb；对光路器件的衰减、温湿度的变化等因素进行修正；对激光粉尘传感器中的风扇转速进行修正；从而得到激光粉尘传感器的实时粉尘测量浓度。本发明通过对传感器粉尘测量浓度有影响的各个因素依次进行修正补偿，大大提高了传感器的测量准确度。
【IPC分类】G01N15-06
【公开号】CN104596904
【申请号】CN201510053394
【发明人】熊友辉, 刘志强, 何涛, 官睿, 尹成俊, 石平静
【申请人】武汉四方光电科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日