[发明专利]一种基于双频超声的粉尘浓度检测系统及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于双频超声的粉尘浓度检测系统及检测方法。本发明采用包括第一和第二超声传感器的双频超声传感单元，分别采集第一和第二超声信号，以及温度传感器采集温度信号，对第一和第二超声信号进行环境补偿，再通过特征融合算法得到双频超声复合后的多相物颗粒的体积浓度，实现测试性能或测试数据互补，弥补使用单一频率检测的缺陷，完成复杂测试对象的快速、准确、高效检测；控制处理器对浓度数据的接收也采用中断方式，因此不需要等待时间，实现信号采集和浓度计算的并行实现，提高检测效率。

技术领域

本发明涉及粉尘浓度检测技术，具体涉及一种基于双频超声的粉尘浓度检测系统及检测方法。

背景技术

为了全面准确检测封闭区域内的粉尘浓度信息，更好的掌握粉尘浓度的状况，防止浓度超标对操作人员身体的危害，以及对于机器设备运转的影响，应及时预报并解决高浓度的粉尘问题，对确保人身安全和提高环境质量发挥及其重要的作用。

目前，国内外关于粉尘浓度检测测量的方法主要有过滤称重法、射线法、压电晶体感应法、光学法、电容法、电荷感应法、超声波法。其中称重法是最基本的方法，但其不能用于粉尘浓度的连续测量；射线法虽然测量准确，但它需要对粉尘进行采样后对比测量，很难实现在线监测；压电晶体感应法用于地面上粉尘浓度较低的场合，且要求操作人员具有一定的经验，从而影响了它的推广使用；微波法测量粉尘正处于试验研究阶段；光学法易受测量物影响，且测量容易使光学系统受污染，需要经常进行标定，维护量大；电容法测量粉尘具有安全可靠，响应速度快等优点，但其灵敏度有限。

超声法检测的原理是利用超声波来进行各种检测和测量的技术。超声波在由连续相和离散颗粒相组成的颗粒两相体系中的传播规律与颗粒物的浓度有关，所以可用作颗粒的浓度测量。相比于其他检测方法，超声波具有强的穿透力，可在光学不透明的物质中传播并具有测量速度快，容易实现测量和数据的自动化等优点，超声波换能器价格低且耐污损，测量系统简单方便。目前常规的超声波测量颗粒浓度的方法是利用声衰减原理进行测量，在测量过程中需要计算理论超声衰减并计算出颗粒的浓度。使用超声法单一频率检测时，粉尘浓度的可测量范围较小，且测试精度不够高，因此并不适用于高浓度、高精度的粉尘浓度检测。

发明内容

针对现有超声法测量粉尘浓度存在的问题，本发明提出一种基于双频超声的粉尘浓度检测系统及检测方法；通过分析双频超声探测的方法和原理，改进并优化超声检测模型，并结合粉尘颗粒的实际特性，基于最优加权法的特征融合算法，实现了粉尘浓度的快速解算。

本发明的一个目的在于提出一种基于双频超声的粉尘浓度检测系统。