[發(fā)明專利]基于主動荷電的電荷感應(yīng)粉塵濃度檢測方法

有效

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• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114544451B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙政;惠立鋒;李德文;吳付祥;劉國慶;顏鴿來;晏丹;焦敏;張強(qiáng);石婧;鄧有凡;李征真;鄧勤;王迪;羅小博
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

1.一種基于主動荷電的電荷感應(yīng)粉塵濃度檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1：在電荷感應(yīng)前端對粉塵顆粒進(jìn)行主動荷電，并構(gòu)建基于主動荷電的電荷感應(yīng)粉塵濃度模型，具體包括：在電荷感應(yīng)前端安裝主動荷電裝置，使其帶電量均為q；粉塵再飛過金屬感應(yīng)電極時，由于電荷感應(yīng)作用使電極產(chǎn)生的動態(tài)感應(yīng)電荷量為Q；再提取感應(yīng)電荷產(chǎn)生的交變信號的波動性反演得到被測粉塵的濃度；

主動荷電的電量q為：

其中，ε是粉塵顆粒介電常數(shù)，ε₀是自由空間的介電常數(shù)，U₀是外加荷電電壓，d是荷電距離，a是粉塵顆粒半徑；k是常數(shù)，r是帶電粉塵顆粒與感應(yīng)電極之間的距離；

S2：計(jì)算不同種類粉塵在不同荷電電壓下的粉塵感應(yīng)信號信噪比，并根據(jù)在最低可提取信噪比處的每種粉塵的荷電電壓與粉塵濃度之間的關(guān)系，找出能夠滿足信噪比檢測要求且不會發(fā)生擊穿的主動荷電電壓值；

S3：采用試驗(yàn)對比方法，獲取滿足信噪比要求的不同種類粉塵檢測濃度下限值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主動荷電的電荷感應(yīng)粉塵濃度檢測方法，其特征在于，步驟S2中，計(jì)算粉塵檢測信號信噪比SNR，具體為：定義SNR為輸出信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差與噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差之比的對數(shù)，計(jì)算公式為：

其中，

其中，P_n是噪聲信號n(t)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，P_s是感應(yīng)信號x(t)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，是噪聲信號n(t)的平均值，是感應(yīng)信號x(t)的平均值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主動荷電的電荷感應(yīng)粉塵濃度檢測方法，其特征在于，步驟S2中，確定荷電電壓與粉塵濃度之間的關(guān)系，具體包括：通過試驗(yàn)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得到不同濃度不同種類粉塵的荷電電壓與信噪比的曲線關(guān)系，并提取出有效信號；然后設(shè)定提取標(biāo)準(zhǔn)的信噪比值；最后結(jié)合曲線關(guān)系得到在最低可提取信噪比處的每種粉塵的荷電電壓與粉塵濃度之間的關(guān)系。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主動荷電的電荷感應(yīng)粉塵濃度檢測方法，其特征在于，步驟S2中，找出能夠滿足信噪比檢測要求且不會發(fā)生擊穿的主動荷電電壓值，具體包括：在滿足感應(yīng)信號信噪比要求時，確定不同種類的粉塵濃度檢測的荷電電壓。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的基于主動荷電的電荷感應(yīng)粉塵濃度檢測方法，其特征在于，該方法采用的檢測裝置包括：粉塵主動荷電裝置和感應(yīng)信號檢測裝置；所述粉塵主動荷電裝置包括定量發(fā)塵器、高壓電源和荷電裝置；所述感應(yīng)信號檢測裝置包括感應(yīng)探測電極、信號測量裝置和示波器；

粉塵經(jīng)過粉塵主動荷電裝置被主動荷電后，荷電粉塵通過感應(yīng)探測電極時將產(chǎn)生感應(yīng)電荷，由信號測量裝置對探測電極獲取的信號進(jìn)行處理。