[發明專利]一種基于調制散射光強的顆粒物濃度測量裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201810328549.1
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108680474A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 周賓;張勐;王一紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

1.一種基于調制散射光強的顆粒物濃度測量裝置，其特征在于：包括激光光源模塊、光電轉換模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和系統控制模塊；所述激光光源模塊前端設有準直元件，所述光電轉換模塊設置在待測區域的前向小角15°處；激光光源模塊發出的激光經準直元件準直后穿過待測區域，待測區域中的顆粒物對入射激光進行散射，散射光強被布置在待測區域前向小角15°處的光電轉換模塊接收，光電轉換模塊將光信號轉化成為電信號后經數據采集模塊A/D轉換后進入數據處理模塊處理；所述系統控制模塊通過數字調制信號發生器發生調制信號對激光光源模塊發出的激光進行正弦調制。

2.根據權利要求1所述的基于調制散射光強的顆粒物濃度測量裝置，其特征在于：所述激光光源模塊包括信號調理電路、溫度監控電路和激光二極管；信號調理電路將模擬調制信號電壓控制在所需范圍內，并將電壓量轉換為電流量加在激光二極管上以發射光強為調制信號的激光；溫度監控電路采用熱敏電阻對激光二極管進行溫度監控。

3.根據權利要求1所述的基于調制散射光強的顆粒物濃度測量裝置，其特征在于：所述光電轉換模塊包括光電二極管及信號放大電路；光電二極管接收光信號產生微弱電流，經過信號放大電路轉換為模擬電壓信號輸出。

4.根據權利要求1所述的基于調制散射光強的顆粒物濃度測量裝置，其特征在于：系統控制模塊發出的目標正弦信號，通過D/A模塊轉換成模擬信號后輸入激光光源模塊，激光光源模塊中信號調理電路連接激光二極管并對其出光進行調制；所述激光二極管同時還受到溫度監控電路的保護，溫度監控電路通過模擬開關控制疊加在激光二極管上的信號。

5.根據權利要求1所述的基于調制散射光強的顆粒物濃度測量裝置，其特征在于：所述數據采集模塊、數據處理模塊和系統控制模塊均集成在FPGA功能芯片上。

6.一種權利要求1所述基于調制散射光強的顆粒物濃度測量裝置的測量方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1，構建測量裝置；

步驟2，系統控制模塊采用基于FPGA和DDS的數字調制信號發生器發生調制信號對激光光源模塊發出的激光進行正弦調制，將調制后的激光經準直元件準直后射入待測區域；

步驟3，步驟2的調制激光穿過待測區域，待測區域內顆粒物對入射光進行散射，散射光被前向小角15°處布置的光電轉換模塊接收；

步驟4，光電轉換模塊將散射光信號轉化成為電信號后經數據采集模塊A/D轉換后進入數據處理模塊處理；數據處理模塊對散射光信號進行數字鎖相、低通濾波處理，得到光強幅值信號，通過預先標定完成的光強-濃度對應關系得到待測顆粒物濃度。