[发明专利]测量烟颗粒的粒径的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子应用技术领域，尤其涉及一种测量烟颗粒的粒径的方法及装置。

背景技术

火灾探测是防止火灾发生的重要手段，火灾发生时一般都释放大量烟颗粒，因此，通过对烟雾的感知与识别可以实现早期火灾探测。粒径是火灾烟颗粒的重要物理参数，深入研究火灾烟颗粒的粒径特性，对发展光电感烟火灾探测技术，降低光电感烟探测器误报率具有重要的理论意义和实用价值。

现有技术中的一种测量烟颗粒的粒径的方法为，基于光学Mie散射理论的角散射法。在颗粒对入射光散射过程中，散射光的角分布随颗粒粒径分布变化而改变。该方法通过检测烟颗粒的散射光信号的分布并进行反演，获取散射光信号中包含的烟颗粒的粒径分布信息。

上述现有技术中的测量烟颗粒的粒径的方法的缺点为：该方法仅利用散射光信号的散射光强或是偏振度的角分布测量数据进行反演，并未完全利用散射光信号的全部性质，对于复杂结构的烟颗粒群不能得出符合实际情况的粒径分布结果。

发明内容

本发明的实施例提供了一种测量烟颗粒的粒径的方法和装置，以实现有效地测量火灾等烟颗粒的粒径分布。

一种测量烟颗粒的粒径的方法，包括：

根据烟颗粒的散射光的直流分量和谐波分量建立烟颗粒的散射光的散射矩阵；

根据所述散射矩阵建立烟颗粒的粒径参数的目标函数，利用所述散射矩阵和目标函数通过反演算法，获取所述目标函数的最优值，根据所述最优值得到所述烟颗粒的粒径分布。

一种测量烟颗粒的粒径的装置，包括：

散射矩阵建立模块，用于根据烟颗粒的散射光的直流分量和谐波分量建立烟颗粒的散射光的散射矩阵；

目标函数建立模块，用于根据所述散射矩阵建立模块所建立的散射矩阵建立烟颗粒的粒径参数的目标函数；

烟颗粒粒径分布计算模块，用于利用所述散射矩阵建立模块所建立的散射矩阵和所述目标函数建立模块所建立的目标函数通过反演算法，获取所述目标函数的最优值，根据所述最优值得到所述烟颗粒的粒径分布。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例从完全反映颗粒的光散射特性的Mueller矩阵出发，结合全局搜索能力很强的模拟退火算法，实现了对火灾等烟颗粒的光散射球形模型下的粒径反演，从而可以有效地测量火灾等烟颗粒的粒径分布。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种测量烟颗粒的粒径的方法的原理示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种测量烟颗粒的粒径的方法的具体处理流程图；

图3为本发明实施例一提供的一种烟颗粒的粒径的参数σ与参数之间的关系曲线图；

图4为本发明实施例二提供了一种测量烟颗粒的粒径的装置的具体实现结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

该实施例提供的一种测量烟颗粒的粒径的方法的原理示意图如图1所示，烟雾从产生装置中用管道从喷嘴喷出，经过调制的入射光被烟颗粒散射，光电倍增管随着旋转臂的旋转，在不同角度上接收散射光。散射光信号经过锁相放大器和滤波器，采集存入计算机。在计算机中进行烟颗粒的粒径分别的计算处理，具体处理流程如图2所示，包括如下的处理步骤：

步骤21、根据烟颗粒的散射光的直流分量和谐波分量建立烟颗粒的散射光的Mueller(米勒)散射矩阵。

光源产生的激光先经过起偏器和电光调制器进行调制，再将激光发射到烟颗粒所在的区域，上述激光将被烟颗粒散射产生散射光。上述散射光经过一个四分之一波片和验偏器后被探测器接收，探测器测量接收到的上述散射光的光强信号。