[发明专利]粉尘浓度在线监测系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉尘监测技术领域，尤其涉及一种粉尘浓度在线监测系统及测试方法。

背景技术

目前的粉尘浓度在线监测技术测量方法主要有电容法、β射线法、光散射法、光吸收法、摩擦电法、电荷感应法、超声波法、微波法等粉尘浓度在线测量方法，市场上主要采用光散射法、光吸收法、电荷感应法、摩擦电法进行粉尘浓度在线监测，形成的产品较多，并成功地应用于烟道粉尘浓度测量和煤矿井下粉尘浓度测量上。

但是空气中的部分粉尘粒子光学性质不同，有的粒子具有阻光性，有的粒子具有吸光性和透光性；对于吸光性的粉尘粒子，采用光散射法和光吸收法来测试都存在失真。而电荷感应法却只能测试带电荷的粉尘，对于不带电荷的粉尘粒子无法准确的测试。电容法的测量原理简单，但电容测量值与浓度之间并非一一对应的线性关系，电容的测量值易受相分布及流型变化的影响，导致较大的测量误差。β射线法虽然测量准确，但需要对粉尘进行采样后对比测量，很难实现粉尘浓度的在线监测。摩擦静电技术只能测量碰撞的或者是非常靠近探头的粉尘。

因此，目前的粉尘浓度测量装置及测量方法、技术等都具有很大的局限，导致现有的粉尘浓度测试系统及测试方法的可靠性差、精确度低。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决现有粉尘浓度测试系统及测试方法测量精度低，可靠性差的问题，提供一种粉尘浓度在线监测系统及测试方法，有效提高粉尘浓度测试的可靠性和精确度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种粉尘浓度在线监测系统，其特征在于：包括气体采集区、电晕效应区、荷电尘粒沉积区、压电效应区、控制输出区以及电源；所述气体采集区包括气体采集泵和恒流控制器，所述气体采集泵的进气端与进气管相连，出气端与电晕效应区相连；所述电晕效应区包括一气体通道，该气体通道具有一收口段，在该收口段处竖直设有两电晕线，两电晕线分别与第一调压器的正负极相连，且两电晕线从气体通道的上下两侧伸入气体通道内，该气体通道的一端与气体采集泵相连，另一端与荷电尘粒沉积区相连；所述荷电尘粒沉积区包括一气体检测箱，所述气体检测箱的顶部和底部分别水平设有一由压电材料制成的电极板，其中，上方电极板与第二调压器的负极相连，下方电极板与第二调压器的正极相连，该气体检测箱的一端与气体通道相连，另一端经电动截止阀后与排气管道相连；所述电源为气体采集区、电晕效应区、荷电尘粒沉积区、压电效应区以及控制输出区供电，其中，所述电源经第一电源驱动开关恒流控制器和气体采集泵电连，经第二电源驱动开关与第一调压器和第二调压器电连，经第三电源驱动开关与电动截止阀电连；

所述压电效应区包括两压电压片，两压电压片分别与在两电极板相向的面相连，并将电极板覆盖；所述压电压片的两侧面通过导线与差压检测电路相连，通过两差压检测电路检测两压电压片的电压，并将检测到的电压信号经放大电路后输送至控制输出区；

所述控制输出区包括单片机、时钟模块、存储模块、显示模块、控制模块以及信号输出模块，所述时钟模块、存储模块、显示模块、控制模块以及信号输出模块均与单片机相连；所述放大电路与单片机相连，同时，该单片机同时与第一电源驱动开关、第二电源驱动开关和第三电源驱动开关相连。

进一步地，所述电极板由石墨电极制成，压电压片由压电陶瓷制成。

进一步地，所述控制模块为红外控制模块；所述信号输出模块为wifi无线收发模块。

一种粉尘浓度测试方法，其特征在于：利用上述粉尘浓度在线监测系统，其具体测试步骤如下：

1)、通过控制模块启动控制输出区，单片机发出第一电源驱动开关驱动信号，使得电源经恒流控制器后给气体采集泵供电；此时，气体采集泵启动，将含有粉尘的空气吸入，并将这部分空气排至电晕效应区；

2)、单片机同步发出第二电源驱动开关驱动信号，使电源给第一调压器供电，通过第一调压器调节两电晕线的供电电压，使两电晕线之间的电场强度达到20kv/cm或者发生电晕为止；从而使从气体通道的收口段穿过的粉尘在电晕效应下发生极化，并发生荷电效应形成带有负电荷的粒子；

3)、电源给第一调压器供电的同时给第二调压器供电，通过第二调压器调整两电极板的供电电压，使两电极板构成外电场；此时，从电晕效应区过来的荷电尘粒在电场力作用下正电荷吸附到负极上，负电荷吸附到正极上；

4)、通过两差压检测电路分别检测两压电压片的电压：

吸附电荷前：正电极板上的压电压片和负电极板上的压电压片的电势为均0；