CN105259086A - 粉尘浓度的检测方法及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粉尘浓度的检测方法及检测系统，其中，粉尘浓度的检测方法，包括：通过光探测装置接收激光发射装置发出的激光经过粉尘散射后的光脉冲信号，并通过光探测装置将光脉冲信号转换为电脉冲信号；对电脉冲信号进行模数转换处理，以得到数字信号；对数字信号进行数字滤波处理，消除数字信号中的随机噪声，以得到滤波序列；检测滤波序列中出现的极大值点，以确定滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值；根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；根据所述不同颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。本发明的技术方案提高了对粉尘浓度检测的精度。

Description

粉尘浓度的检测方法及检测系统

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种粉尘浓度的检测方法和一种粉尘浓度的检测系统。

背景技术

激光粉尘浓度传感器的检测原理为激光从光探测器上方通过，由于激光方向性好，光探测器接收不到光信号，当采样空气经过激光探测区时，空气中的粉尘颗粒造成激光散射，光探测器将接收到的光脉冲转换为电脉冲信号，电脉冲幅值与粉尘颗粒直径相关，电脉冲个数与粉尘颗粒浓度相关，因此，可以根据电脉冲幅值和个数来确定检测到的粉尘颗粒的种类和浓度。

一般情况，若电脉冲单个出现，其脉冲判断和幅值检测较为简单。但是，当两个或多个颗粒离得较近时，检测到的电脉冲是两个或多个脉冲交叠在一起的波形，能否准确地判断出每个脉冲及其幅值，对粉尘浓度检测的精度至关重要。

因此，如何能够准确地判断出每个脉冲及其幅值，以提高对粉尘浓度检测的精度成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种新的粉尘浓度的检测方案，不仅可以有效检测单个脉冲形成的波形，更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能够精确统计出不同颗粒物的个数，提高了对粉尘浓度检测的精度。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种粉尘浓度的检测方法，包括：通过光探测装置接收激光发射装置发出的激光经过粉尘散射后的光脉冲信号，并通过所述光探测装置将所述光脉冲信号转换为电脉冲信号；对所述电脉冲信号进行模数转换处理，以得到数字信号；对所述数字信号进行数字滤波处理，消除所述数字信号中的随机噪声，以得到滤波序列；检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值；根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；根据所述不同颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。

根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测方法，通过对电脉冲信号进行模数转换处理，对模数转换处理得到的数字信号进行数字滤波处理得到滤波序列，并通过检测滤波序列中出现的极大值点来确定滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值，进而根据检测到的滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计不同颗粒物的个数，以计算不同颗粒物的浓度，使得不仅可以有效检测单个脉冲形成的波形，更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能够精确统计出不同颗粒物的个数，提高了对粉尘浓度检测的精度。

根据本发明的上述实施例的粉尘浓度的检测方法，还可以具有以下技术特征：

根据本发明的一个实施例，对所述电脉冲信号进行模数转换处理的步骤，以及对所述数字信号进行数字滤波处理的步骤，具体包括：根据所述粉尘中的颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对所述电脉冲信号进行采样时的采样周期和进行数字滤波时的滤波窗口宽度；根据确定的所述采样周期对所述电脉冲信号进行模数转换处理；根据确定的所述滤波窗口宽度对所述数字信号进行数字滤波处理。

根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测方法，通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行采样时的采样周期，使得能够避免在采样时漏掉对应的脉宽较小的颗粒物所对应的脉冲信号，以提高粉尘浓度检测的精度。而通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行数字滤波时的滤波窗口宽度，使得能够有效滤除随机噪声，避免随机噪声的存在而影响检测结果。

根据本发明的一个实施例，检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值的步骤，具体包括：

计算所述滤波序列的一阶差分，以得到差分值；若所述差分值的符号由正变为负，或所述差分值的符号由正变为零且由零变为负，则确定所述滤波序列中出现了极大值点；若确定所述滤波序列中出现了极大值点，则确定在所述滤波序列中检测到了脉冲，并将所述极大值点的极大值作为检测到的脉冲对应的脉冲幅值。

根据本发明的一个实施例，根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物的直径对应的脉冲幅值范围统计不同颗粒物的个数的步骤，具体包括：若任一脉冲对应的脉冲幅值大于所述数字信号中的随机噪声的最大值，且小于任一颗粒物对应的脉冲幅值范围中的最大值，则将所述任一颗粒物的个数增加1，否则，所述任一颗粒物的个数不变。

根据本发明的一个实施例，在对所述电脉冲信号进行模数转换处理的步骤之前，还包括：对所述电脉冲信号进行电压放大处理；对所述数字信号进行数字滤波处理的步骤具体包括：通过滑动平均滤波算法对所述数字信号进行数字滤波处理。

根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种粉尘浓度的检测系统，包括：激光发射装置，用于发射激光；光探测装置，用于接收所述激光发射装置发出的激光经过粉尘散射后的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转换为电脉冲信号；模数转换单元，用于对所述电脉冲信号进行模数转换处理，以得到数字信号；数字滤波单元，用于对所述数字信号进行数字滤波处理，消除所述数字信号中的随机噪声，以得到滤波序列；检测单元，用于检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值；统计单元，用于根据所述检测单元检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；第一计算单元，用于根据所述不同颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。

根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测系统，通过对电脉冲信号进行模数转换处理，对模数转换处理得到的数字信号进行数字滤波处理得到滤波序列，并通过检测滤波序列中出现的极大值点来确定滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值，进而根据检测到的滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计不同颗粒物的个数，以计算不同颗粒物的浓度，使得不仅可以有效检测单个脉冲形成的波形，更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能够精确统计出不同颗粒物的个数，提高了对粉尘浓度检测的精度。

根据本发明的上述实施例的粉尘浓度的检测系统，还可以具有以下技术特征：

根据本发明的一个实施例，还包括：第一确定单元，用于根据所述粉尘中的颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对所述电脉冲信号进行采样时的采样周期和进行数字滤波时的滤波窗口宽度；所述模数转换单元，具体用于根据所述第一确定单元确定的所述采样周期对所述电脉冲信号进行模数转换处理；所述数字滤波单元，具体用于根据所述第一确定单元确定的所述滤波窗口宽度对所述数字信号进行数字滤波处理。

根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测系统，通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行采样时的采样周期，使得能够避免在采样时漏掉对应的脉宽较小的颗粒物所对应的脉冲信号，以提高粉尘浓度检测的精度。而通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行数字滤波时的滤波窗口宽度，使得能够有效滤除随机噪声，避免随机噪声的存在而影响检测结果。

根据本发明的一个实施例，所述检测单元包括：第二计算单元，用于计算所述滤波序列的一阶差分，以得到差分值；第二确定单元，用于在所述差分值的符号由正变为负，或所述差分值的符号由正变为零且由零变为负时，确定所述滤波序列中出现了极大值点，并用于在确定所述滤波序列中出现了极大值点时，确定在所述滤波序列中检测到了脉冲，并将所述极大值点的极大值作为检测到的脉冲对应的脉冲幅值。

根据本发明的一个实施例，所述统计单元具体用于：若任一脉冲对应的脉冲幅值大于所述数字信号中的随机噪声的最大值，且小于任一颗粒物对应的脉冲幅值范围中的最大值，则将所述任一颗粒物的个数增加1，否则，所述任一颗粒物的个数不变。

根据本发明的一个实施例，还包括：电压放大单元，用于在所述模数转换单元对所述电脉冲信号进行模数转换处理之前，对所述电脉冲信号进行电压放大处理；所述数字滤波单元，具体用于通过滑动平均滤波算法对所述数字信号进行数字滤波处理。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的粉尘浓度的检测方法的示意流程图；

图2示出了根据本发明的实施例粉尘浓度的检测系统的示意框图；

图3示出了根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测装置的结构示意图；

图4示出了根据本发明的另一个实施例的粉尘浓度的检测方法的示意流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的粉尘浓度的检测方法的示意流程图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的粉尘浓度的检测方法，包括：

步骤102，通过光探测装置接收激光发射装置发出的激光经过粉尘散射后的光脉冲信号，并通过所述光探测装置将所述光脉冲信号转换为电脉冲信号；

步骤104，对所述电脉冲信号进行模数转换处理，以得到数字信号；

步骤106，对所述数字信号进行数字滤波处理，消除所述数字信号中的随机噪声，以得到滤波序列；

步骤108，检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值；

步骤110，根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；根据所述不同颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。

通过对电脉冲信号进行模数转换处理，对模数转换处理得到的数字信号进行数字滤波处理得到滤波序列，并通过检测滤波序列中出现的极大值点来确定滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值，进而根据检测到的滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计不同颗粒物的个数，以计算不同颗粒物的浓度，使得不仅可以有效检测单个脉冲形成的波形，更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能够精确统计出不同颗粒物的个数，提高了对粉尘浓度检测的精度。

根据本发明的上述实施例的粉尘浓度的检测方法，还可以具有以下技术特征：

根据本发明的一个实施例，对所述电脉冲信号进行模数转换处理的步骤，以及对所述数字信号进行数字滤波处理的步骤，具体包括：根据所述粉尘中的颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对所述电脉冲信号进行采样时的采样周期和进行数字滤波时的滤波窗口宽度；根据确定的所述采样周期对所述电脉冲信号进行模数转换处理；根据确定的所述滤波窗口宽度对所述数字信号进行数字滤波处理。

通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行采样时的采样周期，使得能够避免在采样时漏掉对应的脉宽较小的颗粒物所对应的脉冲信号，以提高粉尘浓度检测的精度。而通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行数字滤波时的滤波窗口宽度，使得能够有效滤除随机噪声，避免随机噪声的存在而影响检测结果。

根据本发明的一个实施例，检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值的步骤，具体包括：

计算所述滤波序列的一阶差分，以得到差分值；若所述差分值的符号由正变为负，或所述差分值的符号由正变为零且由零变为负，则确定所述滤波序列中出现了极大值点；若确定所述滤波序列中出现了极大值点，则确定在所述滤波序列中检测到了脉冲，并将所述极大值点的极大值作为检测到的脉冲对应的脉冲幅值。

根据本发明的一个实施例，根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物的直径对应的脉冲幅值范围统计不同颗粒物的个数的步骤，具体包括：若任一脉冲对应的脉冲幅值大于所述数字信号中的随机噪声的最大值，且小于任一颗粒物对应的脉冲幅值范围中的最大值，则将所述任一颗粒物的个数增加1，否则，所述任一颗粒物的个数不变。

根据本发明的一个实施例，在对所述电脉冲信号进行模数转换处理的步骤之前，还包括：对所述电脉冲信号进行电压放大处理；对所述数字信号进行数字滤波处理的步骤具体包括：通过滑动平均滤波算法对所述数字信号进行数字滤波处理。

其中，滑动平均滤波算法又称为递推平均滤波法，其实现方法如下：连续取N个采样值作为一个循环队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一个数据(先进先出原则)，滤波器每次输出的数据总是当前队列中的N个数据的算术平均值。

图2示出了根据本发明的实施例粉尘浓度的检测系统的示意框图。

如图2所示，根据本发明的实施例粉尘浓度的检测系统200，包括：激光发射装置202、光探测装置204、模数转换单元206、数字滤波单元208、检测单元210、统计单元212和第一计算单元214。

其中，激光发射装置202，用于发射激光；光探测装置204，用于接收所述激光发射装置202发出的激光经过粉尘散射后的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转换为电脉冲信号；模数转换单元206，用于对所述电脉冲信号进行模数转换处理，以得到数字信号；数字滤波单元208，用于对所述数字信号进行数字滤波处理，消除所述数字信号中的随机噪声，以得到滤波序列；检测单元210，用于检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值；统计单元212，用于根据所述检测单元210检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；第一计算单元214，用于根据所述不同颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。

通过对电脉冲信号进行模数转换处理，对模数转换处理得到的数字信号进行数字滤波处理得到滤波序列，并通过检测滤波序列中出现的极大值点来确定滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值，进而根据检测到的滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计不同颗粒物的个数，以计算不同颗粒物的浓度，使得不仅可以有效检测单个脉冲形成的波形，更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能够精确统计出不同颗粒物的个数，提高了对粉尘浓度检测的精度。

根据本发明的上述实施例的粉尘浓度的检测系统200，还可以具有以下技术特征：

根据本发明的一个实施例，还包括：第一确定单元216，用于根据所述粉尘中的颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对所述电脉冲信号进行采样时的采样周期和进行数字滤波时的滤波窗口宽度；所述模数转换单元206，具体用于根据所述第一确定单元216确定的所述采样周期对所述电脉冲信号进行模数转换处理；所述数字滤波单元208，具体用于根据所述第一确定单元216确定的所述滤波窗口宽度对所述数字信号进行数字滤波处理。

通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行采样时的采样周期，使得能够避免在采样时漏掉对应的脉宽较小的颗粒物所对应的脉冲信号，以提高粉尘浓度检测的精度。而通过根据粉尘中颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对电脉冲信号进行数字滤波时的滤波窗口宽度，使得能够有效滤除随机噪声，避免随机噪声的存在而影响检测结果。

根据本发明的一个实施例，所述检测单元210包括：第二计算单元2102，用于计算所述滤波序列的一阶差分，以得到差分值；第二确定单元2104，用于在所述差分值的符号由正变为负，或所述差分值的符号由正变为零且由零变为负时，确定所述滤波序列中出现了极大值点，并用于在确定所述滤波序列中出现了极大值点时，确定在所述滤波序列中检测到了脉冲，并将所述极大值点的极大值作为检测到的脉冲对应的脉冲幅值。

根据本发明的一个实施例，所述统计单元212具体用于：若任一脉冲对应的脉冲幅值大于所述数字信号中的随机噪声的最大值，且小于任一颗粒物对应的脉冲幅值范围中的最大值，则将所述任一颗粒物的个数增加1，否则，所述任一颗粒物的个数不变。

根据本发明的一个实施例，还包括：电压放大单元218，用于在所述模数转换单元206对所述电脉冲信号进行模数转换处理之前，对所述电脉冲信号进行电压放大处理；所述数字滤波单元208，具体用于通过滑动平均滤波算法对所述数字信号进行数字滤波处理。

图3示出了根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测装置的结构示意图。

如图3所示，根据本发明的实施例的粉尘浓度的检测装置，包括：

光探测器302，用于接收激光发射器(图中未示出)发射的激光经粉尘散射后的光脉冲信号，并将接收到的光脉冲信号转换为电脉冲信号；

电压放大电路304，对光探测器302输出的电脉冲信号进行电压放大处理，并输出至模数转换器306；

微处理器308包括数字滤波器3082、数字检波器3084和脉冲计数器3086，其中，数字滤波器3082读取模数转换器306的采样结果，并进行数字滤波处理，消除数字信号中的随机噪声；

数字检波器3084，通过求滤波后的数字信号序列的极大值点和极大值，来检测每个脉冲及其幅值；

脉冲计数器3086，用于根据指定颗粒物的直径对应的脉冲幅值范围，记录单位时间内指定颗粒物的个数，并计算指定颗粒物浓度。

其中，数字滤波器3082根据指定颗粒物脉冲的最小脉宽，以采样数据能再现模拟信号波形、滤波处理不影响脉冲幅值为准则，确定采样周期和滤波窗口宽度，在每个采样周期开始时读取模数转换器的采样结果，并用滑动平均滤波算法做数字滤波处理。

数字检波器3084检测每个脉冲及其幅值的过程包括：

计算滤波序列的一阶差分，并判断差分值符号，若差分值符号由正变为负，则滤波序列中上个时刻为极大值点、上个时刻滤波值为极大值；若差分值符号由正变为零，且由零变为负，则滤波序列中上个时刻为极大值点、上个时刻滤波值为极大值；其中，每个极大值点即为一个脉冲，其极大值即为脉冲幅值。

脉冲计数器3086根据数字检波器3084检测到的脉冲，判断其幅值：若脉冲幅值大于模数转换器306的采样结果中噪声的最大值，且小于指定颗粒物的最大脉冲幅值，则指定颗粒物的个数加1；否则，指定颗粒物的个数保持不变；

累计指定时间长度后，按标定参数计算指定颗粒物的浓度，并将指定颗粒物的累计个数清零。

更近一步地，上述的粉尘浓度的装置的具体处理流程参照图4所示。

如图4所示，根据本发明的另一个实施例的粉尘浓度的检测方法，包括：

步骤402，初始化采样点变量i为1，设置滤波器窗口宽度a为大于1的合适整数。

步骤404，读取模数转换器的采样结果x(i)。

步骤406，判断i小于a是否成立，若是，则执行步骤426；否则，执行步骤408。

步骤408，计算滑动平均滤波结果y(i)，具体计算公式如下：

y(i)＝[x(i)+x(i-1)+…+x(i-a+1)]÷a。

步骤410，判断i小于a+1是否成立，若是，则执行步骤426；否则，执行步骤412。

步骤412，计算y(i)的一阶差分z(i)，计算z(i)的符号s(i)。具体公式如下：

z(i)＝y(i)-y(i-1)；

$s\left(i\right)=sign\left(z\left(i\right)\right)=\left\{\begin{array}{cc}P,& ifz\left(i\right)greaterthan0,\\ 0,& ifz\left(i\right)equalto0,\\ N,& otherwise\end{array}\right..$

步骤414，判断i小于a+2是否成立，若是，则执行步骤426；否则，执行步骤416。

步骤416，判断s(i)为0，且s(i-1)为正是否成立，若是，则执行步骤418；否则，执行步骤420。

步骤418，s(i-1)值赋给s(i)，并执行步骤426。

步骤420，判断s(i)为负，且s(i-1)为正是否成立，若是，则说明(i-1,y(i-1))为极大值点，y(i-1)为极大值，即检测到一个脉冲，其幅值为y(i-1)，执行步骤422；否则，执行步骤426。

步骤422，判断y(i-1)是否大于模数转换器的采样结果中噪声最大值，且小于指定颗粒物的最大脉冲幅值，若是，则执行步骤424；否则，执行步骤426。

步骤424，指定颗粒物的个数加1。

步骤426，判断是否累计到指定时间长度，若是，则执行步骤428；否则，执行步骤430。

步骤428，按标定参数计算指定颗粒物的浓度，并将指定颗粒物的累计个数清零。

步骤430，等待下一个采样周期开始，采样点变量i加1，返回步骤404。

其中，上述实施例中所述的指定颗粒物包括但不限于：空气动力学当量直径小于等于0.3微米的PM0.3、空气动力学当量直径小于等于2.5微米的PM2.5、空气动力学当量直径小于等于10微米的PM10。上述指定颗粒物脉冲的最小脉宽由示波器观测模数转换器输入端模拟信号波形，通过分析、估计得到。标定参数由高精度标准仪器检测到的指定颗粒物的浓度和脉冲计数模块的指定颗粒物的计数值进行曲线拟合得到。

在本发明的一个具体实施例中，所述采样周期为1微妙，滑动平均滤波窗口(即滤波器窗口)宽度为16，指定颗粒物脉冲计数累计时间长度为1秒，模数转换器的位数为12。

则判定检测到的脉冲是否为指定颗粒物PM0.3、PM2.5、PM10的脉冲的方法为：

若脉冲幅值大于模数转换器的采样结果中噪声最大值30，且小于颗粒物PM0.3的最大脉冲幅值200，则颗粒物PM0.3、PM2.5、PM10的个数加1；

否则，若脉冲幅值大于颗粒物PM0.3的最大脉冲幅值200，且小于颗粒物PM2.5的最大脉冲幅值800，则颗粒物PM2.5、PM10的个数加1，颗粒物PM0.3的个数保持不变；

否则，若脉冲幅值大于颗粒物PM2.5的最大脉冲幅值800，且小于颗粒物PM10的最大脉冲幅值2000，则颗粒物PM10的个数加1，颗粒物PM0.3、PM2.5的个数保持不变；

否则，各颗粒物的个数保持不变。

本领域技术人员需要注意的是，上述实施例中的具体数值仅作说明，并不作具体限定，其中的具体数值可以根据实际情况进行调整。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种新的粉尘浓度的检测方案，不仅可以有效检测单个脉冲形成的波形，更可以有效检测两个或多个脉冲交叠在一起的波形，进而能够精确统计出不同颗粒物的个数，提高了对粉尘浓度检测的精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粉尘浓度的检测方法，其特征在于，包括：

通过光探测装置接收激光发射装置发出的激光经过粉尘散射后的光脉冲信号，并通过所述光探测装置将所述光脉冲信号转换为电脉冲信号；

对所述电脉冲信号进行模数转换处理，以得到数字信号；

对所述数字信号进行数字滤波处理，消除所述数字信号中的随机噪声，以得到滤波序列；

检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值；

根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；

根据所述不同颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。

2.根据权利要求1所述的粉尘浓度的检测方法，其特征在于，对所述电脉冲信号进行模数转换处理的步骤，以及对所述数字信号进行数字滤波处理的步骤，具体包括：

根据所述粉尘中的颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对所述电脉冲信号进行采样时的采样周期和进行数字滤波时的滤波窗口宽度；

根据确定的所述采样周期对所述电脉冲信号进行模数转换处理；

根据确定的所述滤波窗口宽度对所述数字信号进行数字滤波处理。

3.根据权利要求1所述的粉尘浓度的检测方法，其特征在于，检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值的步骤，具体包括：

计算所述滤波序列的一阶差分，以得到差分值；

若所述差分值的符号由正变为负，或所述差分值的符号由正变为零且由零变为负，则确定所述滤波序列中出现了极大值点；

若确定所述滤波序列中出现了极大值点，则确定在所述滤波序列中检测到了脉冲，并将所述极大值点的极大值作为检测到的脉冲对应的脉冲幅值。

4.根据权利要求1所述的粉尘浓度的检测方法，其特征在于，根据检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物的直径对应的脉冲幅值范围统计不同颗粒物的个数的步骤，具体包括：

若任一脉冲对应的脉冲幅值大于所述数字信号中的随机噪声的最大值，且小于任一颗粒物对应的脉冲幅值范围中的最大值，则将所述任一颗粒物的个数增加1，否则，所述任一颗粒物的个数不变。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的粉尘浓度的检测方法，其特征在于，在对所述电脉冲信号进行模数转换处理的步骤之前，还包括：对所述电脉冲信号进行电压放大处理；

对所述数字信号进行数字滤波处理的步骤具体包括：通过滑动平均滤波算法对所述数字信号进行数字滤波处理。

6.一种粉尘浓度的检测系统，其特征在于，包括：

激光发射装置，用于发射激光；

光探测装置，用于接收所述激光发射装置发出的激光经过粉尘散射后的光脉冲信号，并将所述光脉冲信号转换为电脉冲信号；

模数转换单元，用于对所述电脉冲信号进行模数转换处理，以得到数字信号；

数字滤波单元，用于对所述数字信号进行数字滤波处理，消除所述数字信号中的随机噪声，以得到滤波序列；

检测单元，用于检测所述滤波序列中出现的极大值点，以确定所述滤波序列中出现的脉冲和对应的脉冲幅值；

统计单元，用于根据所述检测单元检测到的所述滤波序列中的脉冲和对应的脉冲幅值，以及所述粉尘中不同颗粒物对应的脉冲幅值范围统计所述不同颗粒物的个数；

第一计算单元，用于根据所述不同颗粒物的个数，计算所述不同颗粒物的浓度。

7.根据权利要求6所述的粉尘浓度的检测系统，其特征在于，还包括：第一确定单元，用于根据所述粉尘中的颗粒物对应的脉冲信号的最小脉宽确定对所述电脉冲信号进行采样时的采样周期和进行数字滤波时的滤波窗口宽度；

所述模数转换单元，具体用于根据所述第一确定单元确定的所述采样周期对所述电脉冲信号进行模数转换处理；

所述数字滤波单元，具体用于根据所述第一确定单元确定的所述滤波窗口宽度对所述数字信号进行数字滤波处理。

8.根据权利要求6所述的粉尘浓度的检测系统，其特征在于，所述检测单元包括：

第二计算单元，用于计算所述滤波序列的一阶差分，以得到差分值；

第二确定单元，用于在所述差分值的符号由正变为负，或所述差分值的符号由正变为零且由零变为负时，确定所述滤波序列中出现了极大值点，并用于

在确定所述滤波序列中出现了极大值点时，确定在所述滤波序列中检测到了脉冲，并将所述极大值点的极大值作为检测到的脉冲对应的脉冲幅值。

9.根据权利要求6所述的粉尘浓度的检测系统，其特征在于，所述统计单元具体用于：

若任一脉冲对应的脉冲幅值大于所述数字信号中的随机噪声的最大值，且小于任一颗粒物对应的脉冲幅值范围中的最大值，则将所述任一颗粒物的个数增加1，否则，所述任一颗粒物的个数不变。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的粉尘浓度的检测系统，其特征在于，还包括：电压放大单元，用于在所述模数转换单元对所述电脉冲信号进行模数转换处理之前，对所述电脉冲信号进行电压放大处理；

所述数字滤波单元，具体用于通过滑动平均滤波算法对所述数字信号进行数字滤波处理。