[发明专利]一种声-电复合的粉尘浓度检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种声-电复合粉尘浓度检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：声电一体传感单元、控制处理器、计算处理器、驱动电路、信号处理电路、电源管理电路、温度传感器和湿度传感器；其中，声电一体传感单元包括一套或多套超声传感器和一套或多套电容传感器；控制处理器连接至驱动电路，驱动电路连接至声电一体传感单元；声电一体传感单元连接至信号处理电路；信号处理电路连接至控制处理器；控制处理器还连接至计算处理器；电源管理电路连接至控制处理器；温度传感器和湿度传感器分别连接至计算处理器；控制处理器产生驱动信号至驱动电路，驱动电路对驱动信号进行驱动放大后传输至声电一体传感单元；超声传感器发出超声信号至测量区，经被测多相物吸收后衰减，超声传感器接收衰减后的超声信号，传输至信号处理电路；同时，位于测量区内的被测多相物引起电容传感器的电容值改变，电容信号传输至信号处理电路；信号处理电路对超声信号和电容信号进行放大、整流和滤波后，传输至控制处理器；控制处理器采用轮询方法读取超声信号和电容信号，将超声信号和电容信号分别转换为数字信号，并传输至计算处理器；温度传感器和湿度传感器分别采集温度信号和湿度信号传输至计算处理器；计算处理器根据超声信号得到未修正的超声衰减系数，对未修正的超声衰减系数进行声场-温度环境补偿，得到环境补偿后的超声衰减系数；计算处理器根据电容信号得到未修正的多相物等效介电常数，对未修正的多相物等效介电常数进行电场-湿度环境补偿，得到环境补偿后的多相物等效介电常数，计算处理器基于超声信号解算模型，通过环境补偿后的超声衰减系数得到声学测量结果，并优化基于克劳修斯—莫索提理论的介电常数计算模型，通过环境补偿后的多相物等效介电常数得到电场测量结果，然后通过特征融合算法得到声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度，然后将多相物颗粒的体积浓度返回至控制处理器存储输出。

2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述超声传感器包括超声波发射换能器和超声波接收换能器，二者分别位于测量区的两端，控制处理器产生电压信号并放大后作为驱动信号传输至超声波发射换能器，驱动超声波发射换能器产生超声波，经测量区由后被测多相物吸收后衰减，衰减后的超声信号由超声波接收换能器接收后传输至信号处理电路。

3.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述电场法采用电容传感器，包括两个极板，分别位于测量区的两侧，控制处理器产生驱动电压传输至一个极板，另一个极板上产生感应电荷，测量区内被测多相物浓度的变化引起电容传感器的两个极板之间的等效介电常数的改变，另一个极板的感应电荷发生改变，从而引起电容传感器输出的电容值改变，电容信号传输至信号处理电路。

4.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述信号处理电路包括依次连接的放大电路、全桥整流电路和滤波电路；依次对超声信号或电容信号进行放大、整流和滤波。