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新普惠|基于光散射法的粉塵檢測

      基于光散射測量粉塵的方法應用廣泛，使用方便，如下圖所示。激光器發出激光束，經過聚焦后照射到待測區顆粒會散射入射的激光束，在90°采光角方向放置一塊旋轉球面反射鏡收集顆粒物反射的散射光線，在利用光電探測器將球面反射鏡反射的散射光轉換成電信號，經過放大濾波電路處理后，傳輸至ARM單片機處理器，經過算法處理，即可得到粉塵顆粒物濃度值，數據顯示在本地液晶。

      隨著這幾年的發展，核心處理器的制造工藝大幅度發展，光的衍射參數主要取決于ρ，當ρ≤1時，瑞利定律成立，當ρ≥1時，光波長與散射強度沒有直接關系，散射光強于激光束照射的面積呈正比。

     相比以前基于傳統光源的光散射法，具有誤差較大、不穩定、對檢測條件有限度要求等缺點，基于激光散射法設計出來的粉塵檢測系統，具有精度高、穩定性強、有效檢測時間長等優點。在煤礦安全檢測、環境污染的空氣質量檢測、工業現場極端條件下檢測都有著重要的應用。

      基于差分探測的粉塵檢測系統由激光發射系統、激光接收系統、電源系統、光電轉換系統、濾波系統等組成，系統中還包括偏振分束器、差分光電探測器、反射鏡等設備。

      激光器發射出激光后，偏振方向被λ/2調整，偏振光入射到偏振分束器，可以得到兩束完全相同的激光束，一束激光作為參考光，經過衰減器，照射到差分探測器的一個光電二極管上，另一束激光照射過待測氣體區域，照射到另一個光電二極管上。激光束照射粉塵會發生衰減，差分探測器會輸出相應的電流信號，經過放大、采樣和后續處理芯片，可以得到粉塵的觀測濃度。

     要獲得污染物顆粒的質量濃度，則需要測量出激光束穿過顆粒物之后的透射光強。這項技術利用激光穿過懸浮顆粒物會發生衰減的原理，如下圖所示，從而獲取了待測顆粒物的光強衰減和質量濃度之間的關系，激光光源頻率與響應度的關系，激光器波長與探測器響應度的關系，通過這些關系，可以計算出待測污染物的濃度。隨著半導體器件以及激光器的飛速發展，這項技術也越來越受到重視，精度、穩定性、可靠性都有著飛速的提高，應用前景也很廣泛，同樣可以通過通訊模塊連接入物聯網、智慧家園、云端等設備，便于數據的處理與分析應用。