新普惠|基于光散射法的粉尘检测

      基于光散射测量粉尘的方法应用广泛，使用方便，如下图所示。激光器发出激光束，经过聚焦后照射到待测区颗粒会散射入射的激光束，在90°采光角方向放置一块旋转球面反射镜收集颗粒物反射的散射光线，在利用光电探测器将球面反射镜反射的散射光转换成电信号，经过放大滤波电路处理后，传输至ARM单片机处理器，经过算法处理，即可得到粉尘颗粒物浓度值，数据显示在本地液晶。

      随着这几年的发展，核心处理器的制造工艺大幅度发展，光的衍射参数主要取决于ρ，当ρ≤1时，瑞利定律成立，当ρ≥1时，光波长与散射强度没有直接关系，散射光强于激光束照射的面积呈正比。

     相比以前基于传统光源的光散射法，具有误差较大、不稳定、对检测条件有限度要求等缺点，基于激光散射法设计出来的粉尘检测系统，具有精度高、稳定性强、有效检测时间长等优点。在煤矿安全检测、环境污染的空气质量检测、工业现场极端条件下检测都有着重要的应用。

      基于差分探测的粉尘检测系统由激光发射系统、激光接收系统、电源系统、光电转换系统、滤波系统等组成，系统中还包括偏振分束器、差分光电探测器、反射镜等设备。

      激光器发射出激光后，偏振方向被λ/2调整，偏振光入射到偏振分束器，可以得到两束完全相同的激光束，一束激光作为参考光，经过衰减器，照射到差分探测器的一个光电二极管上，另一束激光照射过待测气体区域，照射到另一个光电二极管上。激光束照射粉尘会发生衰减，差分探测器会输出相应的电流信号，经过放大、采样和后续处理芯片，可以得到粉尘的观测浓度。

     要获得污染物颗粒的质量浓度，则需要测量出激光束穿过颗粒物之后的透射光强。这项技术利用激光穿过悬浮颗粒物会发生衰减的原理，如下图所示，从而获取了待测颗粒物的光强衰减和质量浓度之间的关系，激光光源频率与响应度的关系，激光器波长与探测器响应度的关系，通过这些关系，可以计算出待测污染物的浓度。随着半导体器件以及激光器的飞速发展，这项技术也越来越受到重视，精度、稳定性、可靠性都有着飞速的提高，应用前景也很广泛，同样可以通过通讯模块连接入物联网、智慧家园、云端等设备，便于数据的处理与分析应用。