碳黑尘监测装置的制造方法
【技术领域】：
[0001] 本实用新型涉及碳黑尘监测领域，特别是涉及一种无组织排放碳黑尘的实时监测 装置。
【背景技术】：
[0002] 碳黑尘属于无机碳的一种，在《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)中对周 界外无组织排放颗粒物中碳黑尘、染料尘的标准要求是肉眼不可见，而对于碳黑尘的监测 方法，目前国内外均没有高精度化学分析方法，而且碳黑尘具备全光谱吸收特性，没有特征 峰，难以用光学仪器进行精确测定，因此在现有的技术条件下，仍以肉眼观测结果作为是否 存在碳黑尘污染的定性评判标准。
[0003] 另外一种较为常用的方法是用滤膜富集后进行观测，该方法具有富集方法成熟、 观测条件可控、数据精密度高以及前期投入低等特点。但该方法仍存在监测周期较长，人力 资源需求较多等不足，因而不利于应对应急监测等时效性要求很高的任务。
[0004] 现阶段将光学信号转换为电信号的电子眼技术已十分成熟，在数码相机、摄像机 等产品中都得到了广泛应用。电子眼由镜头、感光芯片（CCD)、模数转换器、处理器、输出设 备等部件组成。光线从镜头进入电子眼后，由感光芯片完成光电转化，按照一定的排列方式 将拍摄物体"分解"成了一个一个的像素点，这些像素点以模拟图像信号的形式转移到模数 转换器上，转换成数字信号，传送到图像处理器上，处理成真正的图像，之后压缩存储到存 储介质中。观看时，再经过显示屏电光转换，生成图像。
[0005] 肉眼成像原理表明，肉眼观测是一个连续过程，观测时视觉流中存在大量反馈，因 此肉眼擅长在综合分析的基础上，提取模糊信息，但对临界点内光线强度的绝对变化则不 敏感，并且由于反馈系统的运行容易受多种因素干扰，肉眼观测结果具备一定的不确定性。 与肉眼观测相比，电子眼接收的是感光芯片（CCD)通过光电转换过程传输过来的一组数值 矩阵，其优点是能够严格再现图像提取瞬间各像素点的光线强度，灵敏度、精密度高，不存 在主观误差。从灰度辨别能力能力上看，在基于肉眼对色彩感知能力的Lab颜色模型下，黑 白CCD感光原件能够将光学信号分为101个灰阶（0-100的L值，图1)，而肉眼的灰度辨别 能力仅为64阶，因此现有的C⑶感光元件完全能够满足精度需求。实际上，将电子眼应用 于碳黑尘监测，其精度、重复性和准确性要远高于目前通用的肉眼观测方法。
[0006] 在直接观测的条件下，与环境监测相关的视觉阈值有2种，一是肉眼可以分辨的 最小图斑尺寸；二是环境空气中的碳黑尘对背景光线的削弱达到一定程度，能够被肉眼察 觉时，对应的光强变化量。对于肉眼可以分辨的最小图斑尺寸，业界已有成熟的研究结果， 获得了极限分辨视角计算公式：Θ= 0. 610λ/R，计算结果表明，可见光范围内人眼的分辨 视角在1/60度左右，当观测距离为0. 2m时，人眼能分辨的最小图斑直径约为20μm。该阈 值的判别也较为简单，只需要选取像素足够的感光芯片拍摄固定距离外白标靶的照片，再 利用边缘识别技术分析照片中是否存在尺寸大于阈值的碳黑尘图斑即可。
【发明内容】
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[0007]本实用新型的目的是提供一种基于电子眼技术的碳黑尘监测装置，可对无组织排 放碳黑尘进行现场实时监测。
[0008] 本实用新型的技术方案如下：
[0009] 所述碳黑尘监测装置包括：电子眼、数据交换机、电脑以及标靶。所述电子眼用于 对所述标靶的靶面进行摄像；所述数据交换机分别与电子眼以及电脑通过数据线连接，用 于将电子眼拍摄获得的图像数据传输至电脑，以供分析；所述标靶的靶面上设有相间排列 的水平或竖直黑、白条纹，其中各白条纹具有不同的宽度。为了便于观测，所述标靶靶面上 的所有白条纹按宽度大小顺次排列。
[0010] 使用所述碳黑尘监测装置进行现场监测时，首先在监测点选择一个无遮挡的观测 通道，将所述标靶和电子眼置于观测通道的同一水平线上，并调整标靶朝向，使标靶的靶面 正对电子眼镜头；之后手动调节镜头的焦距和曝光时间，当镜头内成像达到最高清晰度时 进行图像拍摄；最后将图像数据传输并存储至电脑以供分析。
[0011] 优选地，所述电子眼的镜头滤镜尺寸不小于50mm，电子眼的镜头为最短成像距离 不小于20m的工业级超长焦镜头。不小于50mm的大尺寸滤镜镜头可以确保足够的光通量， 提高感光灵敏度；上述工业级超长焦镜头的景深范围小，可以更有效地突出对焦主体（即 标靶靶面），此外长焦镜头抗测光、抗遮挡能力强，有效避免干扰。
[0012] 所述电子眼的感光芯片为不低于130万像素的黑白感光芯片（CXD)。黑白感光芯 片无需分光镜，可以确保足够的光通量，从而具有更好的感光灵敏度。
[0013] 此外，由于电子眼所配置的长焦镜头视角较小，为了避免图像拍摄时发生抖动，所 述电子眼底部还设有起稳定支撑作用的三脚架。
[0014] 本实用新型所述的碳黑尘监测装置采用电子眼对标靶靶面进行摄像并进行分析 比较，从而能够快速、方便地进行碳黑尘的现场实时监测，并且在测试精度和准确性上也远 高于目前通用的肉眼观测方法。
【附图说明】：
[0015] 图1黑白感光原件所区分的灰阶范围中100~85的L值对应的灰度；
[0016] 图2是本实用新型碳黑尘监测装置的部件构成示意图；
[0017] 图3是本实用新型碳黑尘监测装置中标靶靶面示意图；
[0018] 图4是不同雾霾程度天气下获取的靶面图像示意图，图中左侧为雾霾程度严重情 况下获取的图像，右侧为雾霾程度轻微情况下获取的图像。
【具体实施方式】：
[0019] 实施例1
[0020] 下面结合附图对本实用新型进行具体描述。如图2所示，所述碳黑尘监测装置包 括：电子眼1、数据交换机2、电脑3以及标靶4。电子眼1用于对所述标靶4的靶面进行摄 像；所述数据交换机2分别与电子眼1以及电脑3通过数据线连接，用于将电子眼1拍摄获 得的图像数据传输至电脑3,以供分析；标靶4的靶面上设有相间排列的水平或竖直黑、白 条纹，其中各白条纹