粉尘浓度的检测方法及检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种粉尘浓度的检测方法和一种粉 尘浓度的检测系统。
【背景技术】
[0002] 激光粉尘浓度传感器的检测原理为激光从光探测器上方通过，由于激光方向性 好，光探测器接收不到光信号，当采样空气经过激光探测区时，空气中的粉尘颗粒造成激光 散射，光探测器将接收到的光脉冲转换为电脉冲信号，电脉冲幅值与粉尘颗粒直径相关，电 脉冲个数与粉尘颗粒浓度相关，因此，可以根据电脉冲幅值和个数来确定检测到的粉尘颗 粒的种类和浓度。
[0003] -般情况，若电脉冲单个出现，其脉冲判断和幅值检测较为简单。但是，当两个或 多个颗粒离得较近时，检测到的电脉冲是两个或多个脉冲交叠在一起的波形，能否准确地 判断出每个脉冲及其幅值，对粉尘浓度检测的精度至关重要。
[0004] 因此，如何能够准确地判断出每个脉冲及其幅值，以提高对粉尘浓度检测的精度 成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0006] 为此，本发明的一个目的在于提出了一种新的粉尘浓度的检测方案，不仅可以有 效检测单个脉冲形成的波形，更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能 够精确统计出不同颗粒物的个数，提高了对粉尘浓度检测的精度。
[0007] 为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种粉尘浓度的检测 方法，包括：通过光探测装置接收激光发射装置发出的激光经过粉尘散射后的光脉冲信号， 并通过所述光探测装置将所述光脉冲信号转换为电脉冲信号；对所述电脉冲信号进行模数 转换处理，以得到数字信号；对所述数字信号进行数字滤波处理，消除所述数字信号中的随 机噪声，以得到滤波序列；检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出 现的脉冲和对应的脉冲幅值；根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以 及所述粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；根据所述不同 颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。
[0008] 根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测方法，通过对电脉冲信号进行模数转换处 理，对模数转换处理得到的数字信号进行数字滤波处理得到滤波序列，并通过检测滤波序 列中出现的极大值点来确定滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值，进而根据检测到的 滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计不 同颗粒物的个数，以计算不同颗粒物的浓度，使得不仅可以有效检测单个脉冲形成的波形， 更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能够精确统计出不同颗粒物的个 数，提高了对粉尘浓度检测的精度。
[0009] 根据本发明的上述实施例的粉尘浓度的检测方法，还可以具有以下技术特征：
[0010] 根据本发明的一个实施例，对所述电脉冲信号进行模数转换处理的步骤，以及对 所述数字信号进行数字滤波处理的步骤，具体包括：根据所述粉尘中的颗粒物对应的脉冲 信号的最小脉宽确定对所述电脉冲信号进行采样时的采样周期和进行数字滤波时的滤波 窗口宽度；根据确定的所述采样周期对所述电脉冲信号进行模数转换处理；根据确定的所 述滤波窗口宽度对所述数字信号进行数字滤波处理。
[0011] 根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测方法，通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲 信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行采样时的采样周期，使得能够避免在采样时漏掉对 应的脉宽较小的颗粒物所对应的脉冲信号，以提高粉尘浓度检测的精度。而通过根据粉尘 中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行数字滤波时的滤波窗口宽度， 使得能够有效滤除随机噪声，避免随机噪声的存在而影响检测结果。
[0012] 根据本发明的一个实施例，检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤 波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值的步骤，具体包括：
[0013] 计算所述滤波序列的一阶差分，以得到差分值；若所述差分值的符号由正变为负， 或所述差分值的符号由正变为零且由零变为负，则确定所述滤波序列中出现了极大值点； 若确定所述滤波序列中出现了极大值点，则确定在所述滤波序列中检测到了脉冲，并将所 述极大值点的极大值作为检测到的脉冲对应的脉冲幅值。
[0014] 根据本发明的一个实施例，根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅 值，以及所述粉尘中不同颗粒物的直径对应的脉冲幅值范围统计不同颗粒物的个数的步 骤，具体包括：若任一脉冲对应的脉冲幅值大于所述数字信号中的随机噪声的最大值，且小 于任一颗粒物对应的脉冲幅值范围中的最大值，则将所述任一颗粒物的个数增加1，否则， 所述任一颗粒物的个数不变。
[0015] 根据本发明的一个实施例，在对所述电脉冲信号进行模数转换处理的步骤之前， 还包括：对所述电脉冲信号进行电压放大处理；对所述数字信号进行数字滤波处理的步骤 具体包括：通过滑动平均滤波算法对所述数字信号进行数字滤波处理。
[0016] 根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种粉尘浓度的检测系统，包括：激光发 射装置，用于发射激光；光探测装置，用于接收所述激光发射装置发出的激光经过粉尘散射 后的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转换为电脉冲信号；模数转换单元，用于对所述电脉 冲信号进行模数转换处理，以得到数字信号；数字滤波单元，用于对所述数字信号进行数字 滤波处理，消除所述数字信号中的随机噪声，以得到滤波序列；检测单元，用于检测所述滤 波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值；统计单 元，用于根据所述检测单元检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述 粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；第一计算单元，用于 根据所述不同颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。
[0017] 根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测系统，通过对电脉冲信号进行模数转换处 理，对模数转换处理得到的数字信号进行数字滤波处理得到滤波序列，并通过检测滤波序 列中出现的极大值点来确定滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值，进而根据检测到的 滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计不 同颗粒物的个数，以计算不同颗粒物的浓度，使得不仅可以有效检测单个脉冲形成的波形， 更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能够精确统计出不同颗粒物的个 数，提高了对粉尘浓度检测的精度。
[0018] 根据本发明的上述实施例的粉尘浓度的检测系统，还可以具有以下技术特征：
[0019] 根据本发明的一个实施例，还包括：第一确定单元，用于根据所述粉尘中的颗粒物 对应的脉冲信号的最小脉宽确定对所述电脉冲信号进行采样时的采样周期和进行数字滤 波时的滤波窗口宽度；所述模数转换单元，具体用于根据所述第一确定单元确定的所述采 样周期对所述电脉冲信号进行模数转换处理；所述数字滤波单元，具体用于根据所述第一 确定单元确定的所述滤波窗口宽度对所述数字信号进行数字滤波处理。
[0020] 根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测系统，通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲 信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行采样时的采样周期，使得能够避免在采样时漏掉对 应的脉宽较小的颗粒物所对应的脉冲信号，以提高粉尘浓度检测的精度。而通过根据粉尘 中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行数字滤波时的滤波窗口宽度， 使得能够有效滤除随机噪声，避免随机噪声的存在而影响检测结果。
[0021] 根据本发明的一个实施例，所述检测单元包括：第二计算单元，用于计算所述滤波 序