[发明专利]一种基于调制散射光强的颗粒物浓度测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种基于调制散射光强的颗粒物浓度测量装置，其特征在于：包括激光光源模块、光电转换模块、数据采集模块、数据处理模块和系统控制模块；所述激光光源模块前端设有准直元件，所述光电转换模块设置在待测区域的前向小角15°处；激光光源模块发出的激光经准直元件准直后穿过待测区域，待测区域中的颗粒物对入射激光进行散射，散射光强被布置在待测区域前向小角15°处的光电转换模块接收，光电转换模块将光信号转化成为电信号后经数据采集模块A/D转换后进入数据处理模块处理；所述系统控制模块通过数字调制信号发生器发生调制信号对激光光源模块发出的激光进行正弦调制。

2.根据权利要求1所述的基于调制散射光强的颗粒物浓度测量装置，其特征在于：所述激光光源模块包括信号调理电路、温度监控电路和激光二极管；信号调理电路将模拟调制信号电压控制在所需范围内，并将电压量转换为电流量加在激光二极管上以发射光强为调制信号的激光；温度监控电路采用热敏电阻对激光二极管进行温度监控。

3.根据权利要求1所述的基于调制散射光强的颗粒物浓度测量装置，其特征在于：所述光电转换模块包括光电二极管及信号放大电路；光电二极管接收光信号产生微弱电流，经过信号放大电路转换为模拟电压信号输出。

4.根据权利要求1所述的基于调制散射光强的颗粒物浓度测量装置，其特征在于：系统控制模块发出的目标正弦信号，通过D/A模块转换成模拟信号后输入激光光源模块，激光光源模块中信号调理电路连接激光二极管并对其出光进行调制；所述激光二极管同时还受到温度监控电路的保护，温度监控电路通过模拟开关控制叠加在激光二极管上的信号。

5.根据权利要求1所述的基于调制散射光强的颗粒物浓度测量装置，其特征在于：所述数据采集模块、数据处理模块和系统控制模块均集成在FPGA功能芯片上。

6.一种权利要求1所述基于调制散射光强的颗粒物浓度测量装置的测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1，构建测量装置；

步骤2，系统控制模块采用基于FPGA和DDS的数字调制信号发生器发生调制信号对激光光源模块发出的激光进行正弦调制，将调制后的激光经准直元件准直后射入待测区域；

步骤3，步骤2的调制激光穿过待测区域，待测区域内颗粒物对入射光进行散射，散射光被前向小角15°处布置的光电转换模块接收；

步骤4，光电转换模块将散射光信号转化成为电信号后经数据采集模块A/D转换后进入数据处理模块处理；数据处理模块对散射光信号进行数字锁相、低通滤波处理，得到光强幅值信号，通过预先标定完成的光强-浓度对应关系得到待测颗粒物浓度。