[發明專利]一種聲-電復合的粉塵濃度檢測系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201810257315.2
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108535158A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 章艷;婁文忠;廖茂浩
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 王巖

1.一種聲-電復合粉塵濃度檢測系統，其特征在于，所述檢測系統包括：聲電一體傳感單元、控制處理器、計算處理器、驅動電路、信號處理電路、電源管理電路、溫度傳感器和濕度傳感器；其中，聲電一體傳感單元包括一套或多套超聲傳感器和一套或多套電容傳感器；控制處理器連接至驅動電路，驅動電路連接至聲電一體傳感單元；聲電一體傳感單元連接至信號處理電路；信號處理電路連接至控制處理器；控制處理器還連接至計算處理器；電源管理電路連接至控制處理器；溫度傳感器和濕度傳感器分別連接至計算處理器；控制處理器產生驅動信號至驅動電路，驅動電路對驅動信號進行驅動放大后傳輸至聲電一體傳感單元；超聲傳感器發出超聲信號至測量區，經被測多相物吸收后衰減，超聲傳感器接收衰減后的超聲信號，傳輸至信號處理電路；同時，位于測量區內的被測多相物引起電容傳感器的電容值改變，電容信號傳輸至信號處理電路；信號處理電路對超聲信號和電容信號進行放大、整流和濾波后，傳輸至控制處理器；控制處理器采用輪詢方法讀取超聲信號和電容信號，將超聲信號和電容信號分別轉換為數字信號，并傳輸至計算處理器；溫度傳感器和濕度傳感器分別采集溫度信號和濕度信號傳輸至計算處理器；計算處理器根據超聲信號得到未修正的超聲衰減系數，對未修正的超聲衰減系數進行聲場-溫度環境補償，得到環境補償后的超聲衰減系數；計算處理器根據電容信號得到未修正的多相物等效介電常數，對未修正的多相物等效介電常數進行電場-濕度環境補償，得到環境補償后的多相物等效介電常數，計算處理器基于超聲信號解算模型，通過環境補償后的超聲衰減系數得到聲學測量結果，并優化基于克勞修斯—莫索提理論的介電常數計算模型，通過環境補償后的多相物等效介電常數得到電場測量結果，然后通過特征融合算法得到聲-電復合后的多相物顆粒的體積濃度，然后將多相物顆粒的體積濃度返回至控制處理器存儲輸出。

2.如權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述超聲傳感器包括超聲波發射換能器和超聲波接收換能器，二者分別位于測量區的兩端，控制處理器產生電壓信號并放大后作為驅動信號傳輸至超聲波發射換能器，驅動超聲波發射換能器產生超聲波，經測量區由后被測多相物吸收后衰減，衰減后的超聲信號由超聲波接收換能器接收后傳輸至信號處理電路。

3.如權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述電場法采用電容傳感器，包括兩個極板，分別位于測量區的兩側，控制處理器產生驅動電壓傳輸至一個極板，另一個極板上產生感應電荷，測量區內被測多相物濃度的變化引起電容傳感器的兩個極板之間的等效介電常數的改變，另一個極板的感應電荷發生改變，從而引起電容傳感器輸出的電容值改變，電容信號傳輸至信號處理電路。

4.如權利要求1所述的檢測系統，其特征在于，所述信號處理電路包括依次連接的放大電路、全橋整流電路和濾波電路；依次對超聲信號或電容信號進行放大、整流和濾波。