[发明专利]一种激光粉尘传感器的粉尘浓度测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉尘测量技术领域，具体涉及一种激光粉尘传感器的粉尘浓度测量系统及其测量方法。

背景技术

近年来，雾霭天气对人们的生活和健康造成了不良影响，对于颗粒物检测技术研究已经刻不容缓，目前粉尘浓度检测方法有震荡天平法、β射线吸收法、光散射法等。一般激光粉尘传感器工作方式是通过风扇的转动令采样空气均匀的通过密闭的风道，激光器发射一束单色光直射在采样空气上，激光遇到采样空气中的颗粒物会发生散射现象，用光敏管采集此时的散射光强，根据散射光强计算出颗粒物浓度。

目前，采用的粉尘浓度测量方法存在以下缺点：

(1)红外激光不间断工作会导致红外激光器寿命短而且长时间工作使红外激光器功率衰减，导致粉尘浓度测量准确度较差；

(2)由于风扇转速受外界温度影响很大，外界温度发生变化会导致单位时间内通过光束的采样空气流量发生改变从而导致粉尘浓度测量值出现偏差；激光粉尘传感器工作时间较长时，风扇的润滑效果变差，阻力变大，风扇转速变小，从而导致单位时间内通过光束的采样空气流量变小，使得粉尘浓度测量值变小；

(3)在大规模生产中，由于激光管功率误差、电源噪声干扰、半导体器件不一致性，导致测量数据一致性差，从而导致合格率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种粉尘传感器的粉尘浓度测量系统及其测量方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

基于本发明的一个方面，提供了一种粉尘传感器的粉尘浓度测量系统，所述系统包括激光器、光敏管、MCU、PID控制器以及风扇；

所述MCU，用于控制激光器的激光闪烁工作频率，以及设定风扇的恒定转速，且通过PID控制器使风扇维持所述设定的恒定转速；还用于对光敏管发送的第一散射光强信号和第二散射光强信号进行处理分析，得到粉尘颗粒物个数n与粉尘浓度值PM的关系曲线；

所述光敏管，用于当风扇运转在恒定转速下，采集激光器在所述工作频率工作时的第一散射光强信号以及激光器不工作时的第二散射光强信号，并将所述第一散射光强信号和所述第二散射光强信号传输至所述MCU。

基于本发明的另一个方面，提供了一种采用粉尘传感器的粉尘浓度测量系统进行粉尘浓度测量的方法，所述方法包括：

S1、MCU设定风扇的恒定转速且通过PID控制器使风扇维持所述设定的恒定转速，以及控制激光器的激光闪烁工作频率；

S2、当风扇运转在恒定转速下，光敏管采集激光器在所述工作频率工作时的第一散射光强信号以及激光器不工作时的第二散射光强信号，并将所述第一散射光强信号和所述第二散射光强信号传输至所述MCU；

S3、MCU对光敏管发送的第一散射光强信号和第二散射光强信号进行处理分析，并利用差分算法得到粉尘颗粒物个数n与粉尘浓度值PM的关系曲线。

本发明提供的一种粉尘传感器的粉尘浓度测量系统及其测量方法，通过MCU控制激光器的工作频率，是激光器闪烁工作，避免激光器不间断工作导致激光器寿命短而且长时间工作使激光器功率衰减，导致粉尘浓度测量准确性较差；通过MCU和PID控制器维持风扇恒速，可避免风扇由于温度以及长时间工作对采样空气流量造成的影响进而使粉尘浓度测量值变小；另外，采用差分算法，对粉尘颗粒物个数n与粉尘浓度值PM的关系曲线进行修正，得到更准确的粉尘浓度测量结果。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种粉尘传感器的粉尘浓度测量系统示意图；

图2为本发明实施例2的一种粉尘传感器的粉尘浓度测量方法流程图；

图3为实施例中维持风扇恒速的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1、一种粉尘传感器的粉尘浓度测量系统。以下结合图1对本实施例提供的粉尘浓度测量系统进行详细说明。

参见图1，本实施例提供的粉尘测量系统包括激光器、光敏管、MCU、PID控制器以及风扇。所述MCU，用于控制激光器的激光闪烁工作频率，以及设定风扇的恒定转速，且通过PID控制器使风扇维持所述设定的恒定转速；还用于对光敏管发送的第一散射光强信号和第二散射光强信号进行处理分析，得到粉尘颗粒物个数n与粉尘浓度值PM的关系曲线。所述光敏管，用于当风扇运转在恒定转速下，采集激光器在所述工作频率工作时的第一散射光强信号以及激光器不工作时的第二散射光强信号，并将所述第一散射光强信号和所述第二散射光强信号传输至所述MCU。