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新普惠|基于光散射法的粉塵檢測(cè)

      基于光散射測(cè)量粉塵的方法應(yīng)用廣泛，使用方便，如下圖所示。激光器發(fā)出激光束，經(jīng)過(guò)聚焦后照射到待測(cè)區(qū)顆粒會(huì)散射入射的激光束，在90°采光角方向放置一塊旋轉(zhuǎn)球面反射鏡收集顆粒物反射的散射光線，在利用光電探測(cè)器將球面反射鏡反射的散射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大濾波電路處理后，傳輸至ARM單片機(jī)處理器，經(jīng)過(guò)算法處理，即可得到粉塵顆粒物濃度值，數(shù)據(jù)顯示在本地液晶。

      隨著這幾年的發(fā)展，核心處理器的制造工藝大幅度發(fā)展，光的衍射參數(shù)主要取決于ρ，當(dāng)ρ≤1時(shí)，瑞利定律成立，當(dāng)ρ≥1時(shí)，光波長(zhǎng)與散射強(qiáng)度沒(méi)有直接關(guān)系，散射光強(qiáng)于激光束照射的面積呈正比。

     相比以前基于傳統(tǒng)光源的光散射法，具有誤差較大、不穩(wěn)定、對(duì)檢測(cè)條件有限度要求等缺點(diǎn)，基于激光散射法設(shè)計(jì)出來(lái)的粉塵檢測(cè)系統(tǒng)，具有精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、有效檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在煤礦安全檢測(cè)、環(huán)境污染的空氣質(zhì)量檢測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)極端條件下檢測(cè)都有著重要的應(yīng)用。

      基于差分探測(cè)的粉塵檢測(cè)系統(tǒng)由激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、濾波系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)中還包括偏振分束器、差分光電探測(cè)器、反射鏡等設(shè)備。

      激光器發(fā)射出激光后，偏振方向被λ/2調(diào)整，偏振光入射到偏振分束器，可以得到兩束完全相同的激光束，一束激光作為參考光，經(jīng)過(guò)衰減器，照射到差分探測(cè)器的一個(gè)光電二極管上，另一束激光照射過(guò)待測(cè)氣體區(qū)域，照射到另一個(gè)光電二極管上。激光束照射粉塵會(huì)發(fā)生衰減，差分探測(cè)器會(huì)輸出相應(yīng)的電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、采樣和后續(xù)處理芯片，可以得到粉塵的觀測(cè)濃度。

     要獲得污染物顆粒的質(zhì)量濃度，則需要測(cè)量出激光束穿過(guò)顆粒物之后的透射光強(qiáng)。這項(xiàng)技術(shù)利用激光穿過(guò)懸浮顆粒物會(huì)發(fā)生衰減的原理，如下圖所示，從而獲取了待測(cè)顆粒物的光強(qiáng)衰減和質(zhì)量濃度之間的關(guān)系，激光光源頻率與響應(yīng)度的關(guān)系，激光器波長(zhǎng)與探測(cè)器響應(yīng)度的關(guān)系，通過(guò)這些關(guān)系，可以計(jì)算出待測(cè)污染物的濃度。隨著半導(dǎo)體器件以及激光器的飛速發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)也越來(lái)越受到重視，精度、穩(wěn)定性、可靠性都有著飛速的提高，應(yīng)用前景也很廣泛，同樣可以通過(guò)通訊模塊連接入物聯(lián)網(wǎng)、智慧家園、云端等設(shè)備，便于數(shù)據(jù)的處理與分析應(yīng)用。