CN106644965B - 一种粉尘传感器批量标定检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种粉尘传感器批量标定检测装置及方法，该装置由玻璃舱、粉尘释放器、空气净化器、吊扇、电脑上位机、USB集线器、多个USB转UART模块及若干连接线组成；步骤为：根据待标定传感器量程由电脑上位机设定6个标定域；对玻璃舱内进行净化；向舱内释放一定量的标准粉尘，使舱内粉尘达到最大量程的100％～120，缓慢净化；由上位机将所有设定的标定域都进行标定完成；向舱内释放标准粉尘，使舱内粉尘达到最大量程的10％～12％；开始以设定的时间记录标准传感器的质量浓度值和待检测传感器的质量浓度值，并计算出平均值进行比较判断。有益效果是能够实现连贯动态地对粉尘传感器进行全量程批量标定，标定快速精准，操作简单，自动化程度高，节省人力。
Description
技术领域
本发明涉及传感器标定与检测技术领域，具体地，涉及一种粉尘传感器批量标定检测装置及方法。
背景技术
现有粉尘传感器大多采用光散射法制作的，而光散射法不能直接测量出粉尘的质量浓度，需要对其进行标定才能计算出质量浓度。另一方面，由于制作粉尘传感器所使用的器件存在差异以及制造工艺等多方面影响，使粉尘传感器个体之间存在差异，通过对粉尘传感器进行批量标定及检测是弥补个体差异的有效办法。而在实际工程应用中，对此类产品的相关标定及检测技术仍不够成熟，造成生产出来的粉尘传感器精度低，一致性差，生产效率低，返修率高，给生产和售后带来了很多麻烦，增加了产品的人工成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种粉尘传感器批量标定检测装置及方法，该装置及方法能够有效提高粉尘传感器的精度和一致性，提高生产效率，降低返修率，从而减少了产品的人工成本。
为解决上述问题，本发明提出一种粉尘传感器批量标定检测装置，该装置由玻璃舱、粉尘释放器、空气净化器、吊扇、电脑上位机、USB集线器、多个USB转UART模块及若干连接线组成；
所述粉尘释放器固定在玻璃舱的舱壁上，粉尘释放器一端处于舱内、另一端处于舱外，在粉尘释放器位于舱外的一端连接压缩气源、在其位于舱内的一端安装有粉尘切割器；
所述吊扇固定在玻璃舱内顶部中心位置，用于搅拌玻璃舱内空气中的粉尘，使其均匀分布；
所述空气净化器放置在玻璃舱内边缘位置，通过位于玻璃舱外的遥控器进行遥控，用来调节玻璃舱内粉尘浓度；
所述USB集线器和USB转UART模块放置在玻璃舱内中心位置；电脑上位机放置在玻璃舱外；
其中USB集线器通过USB线与电脑上位机相连，各
USB转UART模块通过USB线与USB集线器相连，标准粉尘传感器和待标定粉尘传感器通过UART线与对应的USB转UART模块相连；
通过以上连接，标准粉尘传感器和待标定粉尘传感器实现与电脑上位机进行数据通信，并可根据电脑上位机上的端口号来识别与其通信的传感器。
利用该标定和检测装置对粉尘传感器进行标定和检测的方法，步骤如下：
1、根据待标定传感器量程由电脑上位机设定6个标定域，分别是：第一标定域，域值为最大量程的95％～100％；第二标定域，域值为最大量程的48％～52％最大量程；第三标定域，域值为最大量程的14％～16％；第四标定域，域值为最大量程的7％～8％；第五标定域，域值为最大量程的3％～4％；第六标定域，域值为最大量程的0～1％；
2、将标准传感器与待标定传感器连接到该装置的USB转UART模块上，与电脑上位机建立通信；
3、关闭玻璃舱门，开启吊扇，开启空气净化器高档，对玻璃舱内进行净化；同时观察电脑上位机上标准传感器的质量浓度读数，当标准传感器的质量浓度读数降到0时，关闭净化器；
4、用粉尘释放器向舱内释放一定量的标准粉尘，观察电脑上位机标准传感器质量浓度读数，并调节粉尘释放量，使舱内粉尘达到最大量程的100％～120％；
5、开启空气净化器低档，对舱内粉尘进行缓慢净化；点击电脑上位机“开始标定”按钮，电脑上位机开始以一定的时间间隔采集标准粉尘传感器的质量浓度值，当电脑上位机监测到标准传感器质量浓度等于第一标定域浓度上限值时，电脑上位机开始以设定时间间隔记录标准传感器的质量浓度值，同时电脑上位机也以相同的时间间隔记录每台待标定传感器的电信号值；当电脑上位机监测到标准传感器的质量浓度读数下降到第一标定域浓度下限值时，电脑上位机停止记录标准传感器的质量浓度值和待标定传感器的电信号值，并计算出所记录的标准传感器的质量浓度值的平均值和待标定传感器的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定传感器，此时电脑上位机上对应的标定域指示灯点亮；当电脑上位机监测到标准传感器质量浓度等于第二标定域浓度上限值时，电脑上位机开始记录标准传感器的质量浓度值，同时电脑上位机也以相同的时间间隔记录每台待标定传感器的电信号值；当电脑上位机监测到标准传感器的质量浓度读数下降到第二标定域浓度下限值时，电脑上位机停止记录标准传感器的质量浓度值和待标定传感器的电信号值，并计算出所记录的标准传感器的质量浓度值的平均值和待标定传感器的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定传感器，此时电脑上位机上对应的标定域指示灯点亮；以此类推，电脑上位机将所有设定的标定域都进行标定完成；当电脑上位机上所有的标定域指示灯都点亮，传感器的标定完成；
6、关闭空气净化器，用粉尘释放器向舱内释放一定量的标准粉尘，观察电脑上位机显示的标准传感器质量浓度读数，并调节粉尘释放量，使舱内粉尘达到最大量程的10％～12％；
7、点击电脑上位机“开始检测”按钮，电脑上位机开始以设定的时间记录标准传感器的质量浓度值和待标定传感器的质量浓度值，设定时间到，电脑上位机停止记录，并计算出标准传感器和待标定传感器的质量浓度的平均值进行比较判断；待标定传感器质量浓度平均值与标准传感器质量浓度平均值误差在允许范围内，点亮对应待标定传感器的合格指示灯；待标定传感器质量浓度平均值与标准传感器质量浓度平均值误差超出允许范围时，不点亮对应待标定传感器的合格指示灯。
进一步，待标定传感器质量浓度平均值与标准传感器质量浓度平均值误差≤±5％。
进一步，所述时间间隔为1～10秒。
进一步，所述设定时间为1～10分钟。
本发明的有益效果是：
1、电脑上位机通过监测标准传感器的检测值自动控制标定过程，能够实现连贯动态地对粉尘传感器进行全量程批量标定，标定操作由电脑上位机自动完成，不需人为参与，标定快速精准。
2、实践证明该粉尘传感器批量标定和检测方法操作简单，自动化程度高，节省人力。通过该方法标定的传感器重复精度能够达到±5％，成品合格率能够达到98％以上。
附图说明
图1是本发明涉及的粉尘传感器批量标定检测装置的结构示意图；
图2是本发明涉及的粉尘传感器批量标定检测装置的电路方框图
具体实施方式
如图1和图2所示，该粉尘传感器批量标定检测装置由玻璃舱1、吊扇2、粉尘释放器4、空气净化5器、电脑上位机8、USB集线器9、多个USB转UART模块10及若干连接线组成。
所述粉尘释放器4固定在玻璃舱1的舱壁上，粉尘释放器4一端处于玻璃舱内、另一端处于玻璃舱外，在粉尘释放器4位于试验舱外的一端连接压缩气源6、在其位于玻璃舱内的一端安装有粉尘切割器3。
所述吊扇2固定在玻璃舱1内顶部中心位置，用于搅拌玻璃舱内空气中的粉尘，使其均匀分布。
所述空气净化器5放置在玻璃舱内边缘位置，通过位于玻璃舱外的遥控器7进行遥控，用来调节玻璃舱内粉尘浓度。
所述USB集线器9和USB转UART模块10放置在玻璃舱1内中心位置；所述电脑上位机8放置在玻璃舱1外；其中USB集线器9通过USB线与电脑上位机8相连，各USB转UART模块10通过USB线与USB集线器9相连，标准粉尘传感器11和待标定粉尘传感器12通过UART线与对应的USB转UART模块10相连；
通过以上连接，标准粉尘传感器11和待标定粉尘传感器12实现与电脑上位机8进行数据通信，并可根据电脑上位机8上的端口号来识别与其通信的传感器。
下面以单次标定18台PM2.5传感器为例具体描述本发明：
1、待标定传感器量程为0～1000微克/立方米，重复精度达到±5％。电脑上位机设定6个标定域，分别是第一标定域950～1000微克/立方米、第二标定域480～520微克/立方米、第三标定域140～160微克/立方米、第四标定域70～80微克/立方米、第五标定域30～40微克/立方米、第六标定域0～10微克/立方米。具体过程如下：
2、首先将一台标准传感器11与18台待标定传感器12分别连接到标定和检测装置的USB转UART模块10上，与电脑上位机8建立通信。
3、关闭玻璃舱门，开启吊扇2，开启空气净化器5高档，对玻璃舱1内进行净化；同时观察电脑上位机8上标准传感器11的质量浓度读数，当标准传感器11的质量浓度读数降到0时，关闭空气净化器。
4、用粉尘释放器4向舱内释放一定量的标准粉尘，观察电脑上位机标准传感器质量浓度读数，并调节粉尘释放量，使舱内粉尘浓度达到1000～1200微克/立方米。
5、开启空气净化器5低档，对舱内粉尘进行缓慢净化。点击电脑上位机8“开始标定”按钮，电脑上位机8开始以设定的时间间隔采集标准粉尘传感器11的质量浓度值，本实施例设定时间为2秒；
当电脑上位机8监测到标准传感器质量浓度值等于第一标定域浓度上限值1000微克/立方米时，电脑上位机8开始以设定的2秒时间间隔记录标准传感器11的质量浓度值，同时电脑上位机8也以相同的时间间隔记录每台待标定传感器12的电信号值；当电脑上位机8监测到标准传感器11的质量浓度值下降到第一标定域浓度下限值950微克/立方米时，电脑上位机8停止记录标准传感器11的质量浓度值和待标定传感器的电信号值，并计算出所记录的标准传感器11的质量浓度值的平均值和待标定传感器12的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定传感器，此时电脑上位机8上对应的标定域指示灯Ⅰ点亮。
当电脑上位机8监测到标准传感器质量浓度等于第二标定域浓度上限值520微克/立方米时，电脑上位机8开始以设定的2秒时间间隔记录标准传感器11的质量浓度值，同时电脑上位机8也以相同的时间间隔记录每台待标定传感器12的电信号值；当电脑上位机8监测到标准传感器11的质量浓度值下降到第二标定域浓度下限值480微克/立方米时，电脑上位机8停止记录标准传感器11的质量浓度值和待标定传感器12的电信号值，并计算出所记录的标准传感器11的质量浓度值的平均值和待标定传感器12的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定传感器，此时电脑上位机8上对应的标定域指示灯Ⅱ点亮；
当电脑上位机监测到标准传感器质量浓度等于第三标定域浓度上限值160微克/立方米时，电脑上位机8开始以设定的2秒时间间隔记录标准传感器11的质量浓度值，同时电脑上位机8也以相同的时间间隔记录每台待标定传感器12的电信号值；当电脑上位机8监测到标准传感器11的质量浓度值下降到第二标定域浓度下限值140微克/立方米时，电脑上位机8停止记录标准传感器11的质量浓度值和待标定传感器12的电信号值，并计算出所记录的标准传感器11的质量浓度值的平均值和待标定传感器12的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定传感器，此时电脑上位机8上对应的标定域指示灯Ⅲ点亮；
当电脑上位机监测到标准传感器质量浓度等于第四标定域浓度上限值80微克/立方米时，电脑上位机8开始以设定的2秒时间间隔记录标准传感器11的质量浓度值，同时电脑上位机8也以相同的时间间隔记录每台待标定传感器12的电信号值；当电脑上位机8监测到标准传感器11的质量浓度值下降到第二标定域浓度下限值70微克/立方米时，电脑上位机8停止记录标准传感器11的质量浓度值和待标定传感器12的电信号值，并计算出所记录的标准传感器11的质量浓度值的平均值和待标定传感器12的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定传感器，此时电脑上位机8上对应的标定域指示灯Ⅳ点亮；
当电脑上位机8监测到标准传感器质量浓度等于第五标定域浓度上限值40微克/立方米时，电脑上位机8开始以设定的2秒时间间隔记录标准传感器11的质量浓度值，同时电脑上位机8也以相同的时间间隔记录每台待标定传感器12的电信号值；当电脑上位机8监测到标准传感器的质量浓度值下降到第二标定域浓度下限值30微克/立方米时，电脑上位机8停止记录标准传感器11的质量浓度值和待标定传感器12的电信号值，并计算出所记录的标准传感器11的质量浓度值的平均值和待标定传感器12的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定传感器12，此时电脑上位机8上对应的标定域指示灯Ⅴ点亮；
当电脑上位机8监测到标准传感器质量浓度等于第六标定域浓度上限值10微克/立方米时，电脑上位机8开始以设定的2秒时间间隔记录标准传感器11的质量浓度值，同时电脑上位机8也以相同的时间间隔记录每台待标定传感器11的电信号值；当电脑上位机8监测到标准传感器11的质量浓度值下降到第二标定域浓度下限值0微克/立方米时，电脑上位机8停止记录标准传感器11的质量浓度值和待标定传感器12的电信号值，并计算出所记录的标准传感器11的质量浓度值的平均值和待标定传感器12的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定传感器12，此时电脑上位机8上对应的标定域指示灯Ⅵ点亮；此时电脑上位机8上所有的标定域指示灯都点亮，传感器的标定完成。
关闭空气净化器5，用粉尘释放器4向舱内释放一定量的标准粉尘，观察电脑上位机8显示的标准传感器质量浓度读数，并调节粉尘释放量，使舱内粉尘达到115微克/立方米。
点击电脑上位机“开始检测”按钮，电脑上位机开始记录标准传感器11的质量浓度值和待标定传感器12的质量浓度值，设定时间到后，本实施例为5分钟后，电脑上位机停止记录，并计算出标准传感器11和待标定传感器12的质量浓度的平均值进行比较判断。待标定传感器质量浓度平均值与标准传感器质量浓度平均值误差在±5％内，点亮对应待标定传感器12的合格指示灯；待标定传感器质量浓度平均值与标准传感器质量浓度平均值误差超出±5％时，不点亮对应待标定传感器12的合格指示灯。
以上仅为本发明的具体实施例而已，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 (5)
1.一种粉尘传感器批量标定检测装置，其特征是：由玻璃舱、粉尘释放器、空气净化器、吊扇、电脑上位机、USB集线器、多个USB转UART模块及若干连接线组成；
所述粉尘释放器固定在玻璃舱的舱壁上，粉尘释放器一端处于舱内、另一端处于舱外，在粉尘释放器位于舱外的一端连接压缩气源、在其位于舱内的一端安装有粉尘切割器；
所述吊扇固定在玻璃舱内顶部中心位置，用于搅拌玻璃舱内空气中的粉尘，使其均匀分布；
所述空气净化器放置在玻璃舱内边缘位置，通过位于玻璃舱外的遥控器进行遥控，用来调节玻璃舱内粉尘浓度；
所述USB集线器和USB转UART模块放置在玻璃舱内中心位置；电脑上位机放置在玻璃舱外；其中USB集线器通过USB线与电脑上位机相连，各USB转UART模块通过USB线与USB集线器相连，标准粉尘传感器和待标定粉尘传感器通过UART线与对应的USB转UART模块相连；
通过以上连接，标准粉尘传感器和待标定粉尘传感器实现与电脑上位机进行数据通信，并可根据电脑上位机上的端口号来识别与其通信的传感器。
2.利用如权利要求1所述的粉尘传感器批量标定检测装置对粉尘传感器进行标定和检测的方法，其特征是：步骤如下：
1)、根据待标定粉尘传感器量程由电脑上位机设定6个标定域，分别是：第一标定域，域值为最大量程的95％～100％；第二标定域，域值为最大量程的48％～52％；第三标定域，域值为最大量程的14％～16％；第四标定域，域值为最大量程的7％～8％；第五标定域，域值为最大量程的3％～4％；第六标定域，域值为最大量程的0～1％；
2)、将标准粉尘传感器与待标定粉尘传感器连接到该装置的USB转UART模块上，与电脑上位机建立通信；
3)、关闭玻璃舱门，开启吊扇，开启空气净化器高档，对玻璃舱内进行净化；同时观察电脑上位机上标准粉尘传感器的质量浓度读数，当标准粉尘传感器的质量浓度读数降到0时，关闭净化器；
4)、用粉尘释放器向舱内释放一定量的标准粉尘，观察电脑上位机标准粉尘传感器质量浓度读数，并调节粉尘释放量，使舱内粉尘达到最大量程的100％～120％；
5)、开启空气净化器低档，对舱内粉尘进行缓慢净化；点击电脑上位机“开始标定”按钮，电脑上位机开始以一定的时间间隔采集标准粉尘传感器的质量浓度值，当电脑上位机监测到标准粉尘传感器质量浓度等于第一标定域浓度上限值时，电脑上位机开始以设定时间间隔记录标准粉尘传感器的质量浓度值，同时电脑上位机也以相同的时间间隔记录每台待标定粉尘传感器的电信号值；当电脑上位机监测到标准粉尘传感器的质量浓度读数下降到第一标定域浓度下限值时，电脑上位机停止记录标准粉尘传感器的质量浓度值和待标定粉尘传感器的电信号值，并计算出所记录的标准粉尘传感器的质量浓度值的平均值和待标定粉尘传感器的电信号值的平均值，同时将两个平均值写入对应的待标定粉尘传感器，此时电脑上位机上对应的标定域指示灯点亮；当电脑上位机监测到标准粉尘传感器质量浓度等于第二标定域浓度上限值时，电脑上位机开始记录标准传粉尘感器的质量浓度值，同时电脑上位机也以相同的时间间隔记录每台待标定粉尘传感器的电信号值；当电脑上位机监测到标准粉尘传感器的质量浓度读数下降到第二标定域浓度下限值时，电脑上位机停止记录标准粉尘传感器的质量浓度值和待标定粉尘传感器的电信号值，并计算出所记录的标准将两个平均值写入对应的待标定粉尘传感器，此时电脑上位机上对应的标定域指示灯点亮；以此类推，电脑上位机将所有设定的标定域都进行标定完成；当电脑上位机上所有的标定域指示灯都点亮，传感器的标定完成；
6)、关闭空气净化器，用粉尘释放器向舱内释放一定量的标准粉尘，观察电脑上位机显示的标准粉尘传感器质量浓度读数，并调节粉尘释放量，使舱内粉尘达到最大量程的10％～12％；
7)、点击电脑上位机“开始检测”按钮，电脑上位机开始以设定的时间记录标准粉尘传感器的质量浓度值和待标定粉尘传感器的质量浓度值，设定时间到，电脑上位机停止记录，并计算出标准粉尘传感器和待标定粉尘传感器的质量浓度的平均值进行比较判断；待标定粉尘传感器质量浓度平均值与标准粉尘传感器质量浓度平均值误差在允许范围内，点亮对应待标定粉尘传感器的合格指示灯；待标定粉尘传感器质量浓度平均值与标准粉尘传感器质量浓度平均值误差超出允许范围时，不点亮对应待标定粉尘传感器的合格指示灯。
3.根据权利要求2所述的利用粉尘传感器批量标定检测装置对粉尘传感器进行标定和检测的方法，其特征是：待标定粉尘传感器质量浓度平均值与标准粉尘传感器质量浓度平均值误差≤±5％。
4.根据权利要求2所述的利用粉尘传感器批量标定检测装置对粉尘传感器进行标定和检测的方法，其特征是：电脑上位机采集、记录标准粉尘传感器的质量浓度值以及记录待标定粉尘传感器的电信号值的时间间隔分别为1～10秒。
5.根据权利要求2所述的利用粉尘传感器批量标定检测装置对粉尘传感器进行标定和检测的方法，其特征是：步骤7)中所述设定时间为1～10分钟。
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