本发明涉及粉尘传感器领域，特涉及一种激光粉尘传感器及粉尘浓度采样校零式测量方法。
背景技术：
一般的粉尘传感器在检测空气中的悬浮颗粒物质量浓度的方法在原理上主要采用米氏(Mie)理论及其近似结论。以此为理论为基础的光散射法，通用方式是用一束单色光照射在采样空气上，并通过空气的流动的通道结构(例如细长的管道)令采样空气中的颗粒物近似单个通过光束，与此同时，将感光元件布置在与某个散射角度上(通常为180度或90度)收集散射光强。
但是环境湿度、温度和电子元器件本身固有的一些差异，影响了传感器的精度，需要进行校验。中国发明专利《一种激光粉尘传感器的粉尘浓度测量方法》(申请号：201510053394.1)公开了一种在常温下进行标定的方法，中国发明专利《一种集成式电容-激光测量粉尘浓度的装置》公开了通过电容层析成像装置对传感器环境进行互补而校验，虽然以上两种校验方法能够在一定程度上提高传感器精度，但都存在需要增加额外电路或元器件，不能实施进行校正的不足。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种激光粉尘传感器及粉尘浓度采样校零式测量方法。本发明在暗室结构件中采用激光散射原理检测粉尘浓度，每秒采集一次粉尘浓度值，而每秒内分两个时段采集，一是有激光照射的采集和无激光照射的采集，将无光照射采集的信号作为标零信号，视为无粉尘环境，然后每次将有光照射采集的信号与标零信号进行对比，从而实现了传感器的实时校正。本发明可以确保长时间使用或者环境湿度、温度等形成电路元件参数的变化，造成的测量值误差得到及时校准，大大提高实时粉尘浓度值的测量准确度。
本发明的技术方案是：一种激光粉尘浓度采样校零式测量方法，其特征在于：在一段时间内分光开启和光关闭两个时段进行采集，包括以下步骤：
步骤一：在光开启时段内，MCU单元控制激光发射二极管发光，MCU单元采集硅光二极管信号为实时环境粉尘浓度采集初值PM1；
步骤二：在光关闭时段内，MCU单元关闭激光发射二极管，MCU单元在关闭激光发射二极管采集的硅光二极管信号为标零值PM0；
步骤三：根据步骤二得出的无粉尘零值与步骤一的实时环境粉尘浓度采集初值做比较，矫正基准零值，得出实时环境粉尘浓度采集值PM＝PM1-PM0。
根据如上所述的激光粉尘浓度采样校零式测量方法，其特征在于：所述的一段时间为1s中，其中光开启时段为900ms，光关闭时段为100m。
根据如上所述的激光粉尘浓度采样校零式测量方法，其特征在于：所述的一段时间为1s中，其中光开启时段为800ms，光关闭时段为200ms。
根据如上所述的激光粉尘浓度采样校零式测量方法，其特征在于：所述的一段时间为0.5s中，其中光开启时段为400ms，光关闭时段为100ms。
本发明还公开了一种激光粉尘传感器，包括MCU单元、控制电路、转换电路、激光发射二极管和硅光二极管，MCU单元通过控制电路激光发射二极管连接和通过转换电路板与和硅光二极管连接，激光发射二极管和硅光二极管设置于采集暗室内，激光发射二极管发射光束与硅光二极管接受面垂直不在同一水平面，其特征在于：在1s时间内，MCU单元控制激光发射二极管通电开启发光状态900ms，控制激光发射二极管关闭100ms；MCU单元将激光发射二极管关闭时采集的电信号值认为是无粉尘零值PM0；MCU单元将激光发射二极管通电开启发光状态时的电信号值认为是采集初值PM1；将采集初值PM1与无粉尘零值PM0在MCU程序处理逻辑进行比较得到实时环境粉尘浓度采集值PM。
本发明的有益效果是：一是可以确保长时间使用或者环境湿度、温度等形成电路元件参数的变化，造成的测量值误差得到及时校准，提高实时粉尘浓度值的测量准确度；二是测量方式简单可靠，无需增加新的硬件，成本低廉；三是无需在特殊环境下校正，校正过程简便，且由于可以用较小的时间段完成标零值。
附图说明
图1为本发明传感器的电路连接关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明的激光粉尘传感器包括MCU单元、控制电路、转换电路、激光发射二极管和硅光二极管，MCU单元通过控制电路激光发射二极管连接和通过转换电路板与和硅光二极管连接，激光发射二极管和硅光二极管设置于采集暗室内，使激光发射二极管发射光束与硅光二极管接受面垂直不在同一水平面，确保光束直接照射不到硅光二极管接受面和光束不通过暗室反射散射到硅光二极管接受面，在1s时间内，MCU单元控制激光发射二极管通电开启发光状态900ms，然后控制激光发射二极管关闭100ms。
本发明传感器工作过程是：MCU单元控制激光发射二极管发光900ms，硅光二极管接受面接收到粉尘颗粒造成的散射光，硅光二极管把散射光转为电信号，经转换电路转换放大，MCU单元得到理想状态(无干扰影响的绝对状态)下采集初值PM1；
然后MCU单元控制激光发射二极管断电关闭时，激光发射二极管不发光100ms，硅光二极管接收不到任何散射光，即无粉尘，硅光二极管输送给MCU单元无粉尘电信号，MCU单元将此时采集的电信号值认为是无粉尘零值PM0；
然后MCU单元将采集初值PM1与无粉尘零值PM0在MCU程序处理逻辑进行比较得到准确的实时环境粉尘浓度采集值PM，相当于每次采集粉尘浓度都进行了标零，从而使得传感器在使用中长时间使用或者环境湿度、温度等形成电路元件参数的变化，造成的测量值误差得到及时校准，提高了本发明的精准度，使激光粉尘传感器的精准性，能够在工业场所准确反应出环境的粉尘浓度值。
本发明还公开了一种激光粉尘浓度采样校零式测量方法，每秒内分光开启和光关闭两个时段进行采集，
步骤一：在光开启时段内，MCU单元控制激光发射二极管发光，MCU单元采集此时段内硅光二极管信号为实时环境粉尘浓度采集初值PM1；
即在激光发射二极管通电开启的时间内暗室部件内的粉尘颗粒造成激光发射二极管发出的光散射，硅光二极管接收到散射光转换为电信号，转换电路经I/V转换放大，MCU单元接收到电压信号V，MCU单元根据通用光散射计算粉尘浓度的公式计算出采集初值；
采集初值：PM1＝V*P
P:标定时激光传感器的实时环境粉尘浓度采集值PM与标准物质粉尘浓度值PM2的比值系数,标定时激光传感器P值假定为1，即可先得出PM；
比值系数P＝PM2/PM；
步骤二：在光关闭时段内，MCU单元关闭激光发射二极管，MCU单元在关闭激光发射二极管采集的硅光二极管信号为标零值PM0，即认为此时处于无粉尘环境；
步骤三：根据步骤二得出的无粉尘零值与步骤一的实时环境粉尘浓度采集初值做比较，矫正基准零值，得出准确的实时环境粉尘浓度采集值。
实时环境粉尘浓度采集值：PM＝PM1-PM0；
本发明中，光开启时段和光关闭时段可根据实际情况调整，本实施例中，光开启时段为900ms，光关闭时段为100ms；也可设置光开启时段为800ms，光关闭时段为200ms，本领域人员可根据需求进行时间的设置挑战。其周期也可以为0.5s，则可设置光开启时间为400ms，光关闭时段为100ms。
本发明中，MCU单元也可以采用其他CPU芯片，如DSP、PLC，本领域人员可根据设计需求进行选择。
本发明的装置和方法通过实时环境粉尘浓度采集值与无粉尘零值在MCU程序处理逻辑进行比较(相当于每次采集粉尘浓度都进行了标零)，使得传感器在长时间使用或者环境湿度、温度等形成电路元件参数的变化，造成的测量值误差得到及时校准，大大提高实时粉尘浓度值的测量准确度，精度达到1ug。