[發(fā)明專利]測量煙顆粒的粒徑的方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110330275.8
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN102507399A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 張永明;李耀東;方俊;王進軍
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;黃曉軍

技術領域

本發(fā)明涉及電子應用技術領域，尤其涉及一種測量煙顆粒的粒徑的方法及裝置。

背景技術

火災探測是防止火災發(fā)生的重要手段，火災發(fā)生時一般都釋放大量煙顆粒，因此，通過對煙霧的感知與識別可以實現(xiàn)早期火災探測。粒徑是火災煙顆粒的重要物理參數(shù)，深入研究火災煙顆粒的粒徑特性，對發(fā)展光電感煙火災探測技術，降低光電感煙探測器誤報率具有重要的理論意義和實用價值。

現(xiàn)有技術中的一種測量煙顆粒的粒徑的方法為，基于光學Mie散射理論的角散射法。在顆粒對入射光散射過程中，散射光的角分布隨顆粒粒徑分布變化而改變。該方法通過檢測煙顆粒的散射光信號的分布并進行反演，獲取散射光信號中包含的煙顆粒的粒徑分布信息。

上述現(xiàn)有技術中的測量煙顆粒的粒徑的方法的缺點為：該方法僅利用散射光信號的散射光強或是偏振度的角分布測量數(shù)據(jù)進行反演，并未完全利用散射光信號的全部性質，對于復雜結構的煙顆粒群不能得出符合實際情況的粒徑分布結果。

發(fā)明內容

本發(fā)明的實施例提供了一種測量煙顆粒的粒徑的方法和裝置，以實現(xiàn)有效地測量火災等煙顆粒的粒徑分布。

一種測量煙顆粒的粒徑的方法，包括：

根據(jù)煙顆粒的散射光的直流分量和諧波分量建立煙顆粒的散射光的散射矩陣；

根據(jù)所述散射矩陣建立煙顆粒的粒徑參數(shù)的目標函數(shù)，利用所述散射矩陣和目標函數(shù)通過反演算法，獲取所述目標函數(shù)的最優(yōu)值，根據(jù)所述最優(yōu)值得到所述煙顆粒的粒徑分布。

一種測量煙顆粒的粒徑的裝置，包括：

散射矩陣建立模塊，用于根據(jù)煙顆粒的散射光的直流分量和諧波分量建立煙顆粒的散射光的散射矩陣；

目標函數(shù)建立模塊，用于根據(jù)所述散射矩陣建立模塊所建立的散射矩陣建立煙顆粒的粒徑參數(shù)的目標函數(shù)；

煙顆粒粒徑分布計算模塊，用于利用所述散射矩陣建立模塊所建立的散射矩陣和所述目標函數(shù)建立模塊所建立的目標函數(shù)通過反演算法，獲取所述目標函數(shù)的最優(yōu)值，根據(jù)所述最優(yōu)值得到所述煙顆粒的粒徑分布。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以看出，本發(fā)明實施例從完全反映顆粒的光散射特性的Mueller矩陣出發(fā)，結合全局搜索能力很強的模擬退火算法，實現(xiàn)了對火災等煙顆粒的光散射球形模型下的粒徑反演，從而可以有效地測量火災等煙顆粒的粒徑分布。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種測量煙顆粒的粒徑的方法的原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一提供的一種測量煙顆粒的粒徑的方法的具體處理流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例一提供的一種煙顆粒的粒徑的參數(shù)σ與參數(shù)之間的關系曲線圖；

圖4為本發(fā)明實施例二提供了一種測量煙顆粒的粒徑的裝置的具體實現(xiàn)結構圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發(fā)明實施例的限定。

實施例一

該實施例提供的一種測量煙顆粒的粒徑的方法的原理示意圖如圖1所示，煙霧從產生裝置中用管道從噴嘴噴出，經過調制的入射光被煙顆粒散射，光電倍增管隨著旋轉臂的旋轉，在不同角度上接收散射光。散射光信號經過鎖相放大器和濾波器，采集存入計算機。在計算機中進行煙顆粒的粒徑分別的計算處理，具體處理流程如圖2所示，包括如下的處理步驟：

步驟21、根據(jù)煙顆粒的散射光的直流分量和諧波分量建立煙顆粒的散射光的Mueller(米勒)散射矩陣。

光源產生的激光先經過起偏器和電光調制器進行調制，再將激光發(fā)射到煙顆粒所在的區(qū)域，上述激光將被煙顆粒散射產生散射光。上述散射光經過一個四分之一波片和驗偏器后被探測器接收，探測器測量接收到的上述散射光的光強信號。