CN107741375A - 一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法，该粉尘沉积检测感应单元包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成，检测孔开设在除尘管道底部，积灰斗用于积累除尘管道底部的沉积粉尘，积灰斗的底部与称重传感器总成的称重面接触连接，该感应单元可在线连续监测，不需要采集积尘后单独测试重量，实时监测除尘管道积尘厚度。对称重传感器输出信号进行滤波、模数转换、滑动平均、奇异值剔除和振动干扰去除等处理，减小了因测试环境复杂带来的振动干扰和称重传感器本身蠕变特性对测试结果的影响，能准确测试除尘管道内单位面积上的平均积尘厚度，实现提前预知粉尘爆炸的可能性。

Description

一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法

技术领域

本发明涉及粉尘检测领域，具体涉及一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法。

背景技术

在如抛光打磨车间、大型粮食加工厂、石材、木材加工厂等生产性粉尘作业场所，为避免粉尘职业危害和粉尘爆炸事故的发生，须对生产性粉尘进行除尘处理，一般采用除尘器对粉尘进行除尘治理；但随之而来带来了安全隐患：除尘管道的粉尘沉积，在出现火源(如静电、摩擦火花等)时会产生剧烈的爆炸，带来非常严重的危害。

目前，在管道沉积粉尘的检测方面还没有有效的手段，国家安监总局《严防企业粉尘爆炸五条规定》中规定“必须按标准规范设计、安装、使用和维护通风除尘系统，每班按规定检测和规范清理粉尘，在除尘系统停运期间和粉尘超标时严禁作业，并停产撤人”，标准规定沉积厚度超过1mm时必须清扫。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法，基于称重原理，解决除尘管道积尘连续监测的难题，以便提前预知粉尘爆炸可能性。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种粉尘沉积检测感应单元，从上至下包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成；检测孔开设在除尘管道底部，在除尘管道底部有粉尘沉积时会积累在积灰斗上；积灰斗的底部与称重传感器总成称重面连接。

选择除尘管道水平段区域，在其底部开设检测孔，在除尘管道有粉尘沉积时，本应沉积在检测孔处的粉尘，从检测孔逸出积累在积灰斗里；积灰斗可为碟状或者漏斗状；检测孔的内径要求小于除尘管道内径，在保证测试精度的情况下，检测孔内径尽量小，以减小对除尘管道内气体流动特性的破坏；称重传感器总成包括重量敏感元件以及重力引入机构，重力引入机构的作用主要是将积灰斗及其内的积尘的重力以最佳的作用力点作用在重量敏感元件上，其中重量敏感元件可选择电阻应变式；积灰斗的底部与称重传感器总成称重面连接，使积灰斗内的积尘重量直接作用在称重传感器总成上，能准确将积尘重量信号转换为电压信号，具体连接方式可为螺钉连接；该感应单元工作时，无需关闭除尘系统，可一边通过积灰斗采集积尘，一边将积尘重量信号转变为电压信号送入检测处理单元，能实时监测除尘管道的积尘情况。

在本发明的一种优选实施方式中，所述积灰斗的开口端靠近且覆盖检测孔。因除尘管道内的粉尘具有一定速度，其从检测孔逸出时轨迹类似抛物线，为使积灰斗完全接收这些粉尘，不跌落在积灰斗开口外，要求积灰斗的开口至少要覆盖检测孔，并且要靠近检测孔设置；优选的，积灰斗的开口口径远大于检测孔孔径。

在本发明的另种优选实施方式中，所述粉尘沉积检测感应单元还包括竖直设置的导尘管，所述导尘管上端与检测孔连接，下端伸入积灰斗，将检测孔逸出的积尘导入积灰斗。

通过导尘管，可避免粉尘跌落在积灰斗开口外的情况，通过导尘管引导积尘使其全部累积在积灰斗上；竖直放置可减少积尘附着在导尘管内壁；导尘管的上端与检测孔连接，连接方式可为螺纹连接，也可为与除尘管道的本体一体成型，也可以为粘接；导尘管的内壁需光滑，不易吸附积尘。

在本发明的再一种优选实施方式中，所述粉尘沉积检测感应单元还包括密封机构，用于容纳和密封所述积灰斗和称重传感器总成；密封机构从上至下依次包括外接头、密封外壳、防爆密封圈和压紧头；所述外接头为中空结构，上端与导尘管下端连接，下端与密封外壳的上端连接且在连接处设置密封垫；在密封外壳下端开设容纳信号线缆的通孔，在通孔内放置防爆密封圈，并通过压紧头压紧防爆密封圈。

为了避免外部环境破坏除尘管道内气体的流动特性，设置密封机构；外接头为中空结构，其与密封外壳配合提供了可容纳积灰斗和称重传感器总成的空间；外接头的上端与导尘管的下端可通过螺纹连接；外接头的下端与密封外壳的上端可通过螺纹连接，为避免连接缝隙对密封性能影响，在连接处增设密封垫；为了引出称重传感器的测试信号，在密封外壳下端开设容纳传感器信号线缆的通孔；为了增加密封性能和防止外部电火花进入除尘管道引起爆炸，在通孔内放置防爆密封圈，并通过压紧头压紧防爆密封圈，压紧头与通孔通过螺纹连接。

在本发明的再一种优选实施方式中，所述粉尘沉积检测感应单元还包括接地装置，接地装置一端与密封机构连接，另一端与大地连接，避免积尘静电吸附在导尘管内壁上；该接地装置可以是一根金属棒，一端与密封机构焊接，另一端掩埋在大地或与测试环境的公共地连接。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种粉尘沉积检测系统，包括粉尘沉积检测感应单元、信号检测处理单元和稳压电源；所述信号检测处理单元对粉尘沉积检测感应单元中称重传感器的输出信号进行采集和处理，实时监测沉积粉尘的质量并计算出单位面积的粉尘平均厚度，信号检测处理单元可以为自带A/D采集器的单片机；所述稳压电源为信号检测处理单元采集信号提供电压基准，以提高采集精度。

在本发明的一种优选实施方式中，所述粉尘沉积检测系统还包括滤波器、模数转换器、显示器和报警器；称重传感器的信号输出线缆与滤波器输入端连接，滤波器输出端与模数转换器的输入端连接，模数转换器的输出端与信号检测处理单元连接，所述稳压电源为模数转换器提供电压基准，显示器和报警器分别与信号检测处理单元连接，信号检测处理单元与模数转换器的控制端连接。

滤波器用于滤除称重传感器输出信号中的高频干扰，可选用RC一阶低通滤波器；选用高精度的模数转换器可提高检测精度，用于将称重传感器输出的模拟信号转换为数字信号并传递给信号检测处理单元；可通过信号检测处理单元开启或关闭采样；为了提高采样精度，单独设置一个稳压电源作为模数转换器的参考电源，可通过信号检测处理单元控制稳压电源开启或关闭；信号检测处理单元接收数字信号并进行处理，所述处理包括滑动平均处理、奇异值剔除处理，振动干扰剔除和运算处理等，得到除尘管道单位面积平均积尘厚度；信号检测处理单元控制显示器显示当前除尘管道单位面积上的平均积尘厚度，若大于等于报警阈值，信号检测处理单元控制报警器报警，通知管理人员及时清扫除尘管道，若小于报警阈值，则继续测试。按照国家相关标准规定沉积厚度超过1mm时必须清扫，因此报警阈值小于等于1mm。通过本系统，管理人员通过显示器可实时获知除尘管道内单位面积上的平均积尘厚度，通过报警器可及时获得平均积尘厚度超标警示，并安排人员及时清扫除尘管道。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第三个方面，提供一种粉尘沉积检测方法，所述方法为：

通过粉尘沉积检测感应单元检测除尘管道检测孔处沉积粉尘的质量信号并将质量信号转变成电压信号；

通过模数转换器将电压信号转换成数字信号；

信号检测处理单元接收数字信号并获取单位面积上的积尘质量，计算出单位面积平均积尘厚度，在连续监测同时，同步进行抗振动及蠕变处理。

在本发明的一种优选实施方式中，所述抗振动及蠕变处理的方法包括：

第一步，根据测试环境，设定参数初值；

所述参数包括修正系数、静态测量时间、报警阈值、分段系数和粉尘密度；所述修正系数实现对粉尘沉积检测系统在不同粉尘不同环境下的快速现场校正；所述静态测量时间为无加载时静态测量时间；单位面积平均积尘厚度达到或超过报警阈值时，通过报警告知管理人员及时安排清扫除尘管道；分段系数和粉尘密度用于后续数据处理和计算；

称重传感器的测试精度易受温度和湿度等环境因素影响，修正系数可以补偿这些因素带来的测量偏差，环境或粉尘温度越高，偏差越大，修正系数取值越大；环境湿度越大，偏差也越大，修正系数取值越大，修正系数可结合传感器的温度漂移和湿度漂移曲线设置；静态测量时间为无加载静态测量下达到系统输出基本不变时耗费的时间，该时间长短因测试环境不同而设置不同，环境越复杂，如高温高湿环境，静态测量时间设置越长，可根据实验数据，设置一个静态测量时间选值区间，在区间内选值；分段系数为滑动平均算法中取平均的相邻数据个数，为大于1的正整数，一般取值范围为5至11；不同场所的粉尘密度不同，可分别给抛光打磨车间、大型粮食加工厂和石材加工厂等场所预设不同的粉尘密度值，也可先对除尘管道底部的粉尘做密度测量再按测量值设定；

按照国家相关标准规定除尘管道积尘的沉积厚度超过1mm时必须清扫，因此报警阈值应小于等于1mm取值。

第二步，安装粉尘沉积检测感应单元；

在安装中，调整粉尘沉积检测感应单元中积灰斗和称重传感器总成的位置，使称重传感器总成的称重面尽量水平，以便积灰斗内积尘的重量信号能准确的转变为电压信号；

第三步，无加载静态测量，连续测试模数转换器输出数据，测量时间长度为静态测量时间，并根据测试结果提取静态测量基值特征曲线，用于消除检测系统固有误差；

所述静态测量基值特征曲线为静态测量时模数转换器输出值与时间的拟合曲线；所述系统固有误差包括积灰斗自身重量本底误差、称重传感器总成称重面的不水平引起的测量误差和测试环境固有振动误差等；

第四步，加载运行，连续采集积尘重量信息，获得采样数据，并记录累积采样点数，直到累积采样点数达到设定采样点数时，结束采样，进入下一步；完成所述设定采样点数的采样时间与静态测量时间相等；

设定采样点数由静态测量时间和模数转换器单次采样时间确定；

第五步，采样数据处理，对采样数据依次进行奇异值处理、滑动滤波处理和剔除振动基值处理，基于静态测量基值特征曲线，获得除尘管道检测孔处的积尘重量m；

所述奇异值处理为剔除测量数据中的超出预期的异常值，避免影响后续数据处理；可使用简单的去除最大值和最小值办法剔除奇异值，也可采用3δ准则来判断和剔除奇异值；

所述滑动滤波处理为依据分段系数对测试数据分段取平均值，消除随机干扰；

所述剔除振动基值处理为将加载运行时所有设定采样点数的采样值拟合曲线，并与静态测量基值特征曲线进行差分运算，消除检测系统固有误差，获得积尘的净载荷m；第六步，根据如下公式，获取除尘管道内单位面积平均积尘厚度h，并显示于显示器上；

其中，s为检测孔面积，ρ为粉尘密度；

当除尘管道内单位面积平均积尘厚度h大于等于报警阈值时，发出报警信号，通知管理人员清扫除尘管；当除尘管道内单位面积平均积尘厚度h小于报警阈值时，返回第四步，继续采集积尘重量，监测除尘管道内的积尘情况。

本发明一种粉尘检测感应单元、系统及方法的有益技术效果是：

本发明公开了一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法，该粉尘沉积检测感应单元包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成，检测孔开设在除尘管道底部，积灰斗用于积累除尘管道底部的沉积粉尘，积灰斗的底部与称重传感器总成称重面接触连接，该感应单元可在线连续测试，不需要采集积尘后单独测试重量，实时监测除尘管道积尘厚度。对称重传感器的输出信号进行滤波、模数转换、滑动平均、奇异值剔除和振动干扰去除等处理，减小了因测试环境复杂带来的振动干扰和称重传感器本身蠕变特性对测试结果的影响，能准确测试烟尘管道内单位面积上的平均积尘厚度，实现提前预知粉尘爆炸的可能性。

附图说明

图1是本发明一优选实施方式中粉尘沉积检测感应单元的结构示意图；

图2是本发明一优选实施方式中粉尘沉积检测系统的安装示意图；

图3是本发明一优选实施方式中粉尘沉积检测系统的控制框图；

图4是本发明一优选实施方式中抗振动及蠕变处理方法的流程图。

附图标记：

1检测孔；2积灰斗；3称重传感器总成；4除尘管道；5导尘管；6密封机构；61外接头；62密封外壳；63防爆密封圈；64压紧头；65密封垫；66通孔；7接地装置；8信号检测处理单元；9稳压电源；10滤波器；11模数转换器；12显示器；13报警器；14粉尘沉积检测感应单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种粉尘沉积检测感应单元，图1提供了一优选实施方式中粉尘检测沉积感应单元的结构示意图，从上至下包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成；检测孔开设在除尘管道底部，在除尘管道底部有粉尘沉积时会积累在粉尘感应单元的积灰斗上；积灰斗的底部与称重传感器总成的承重面连接。

在本实施方式中，选择除尘管道水平段区域，在其底部开设检测孔，在除尘管道有粉尘沉积时，本应沉积在检测孔处的粉尘，从检测孔逸出积累在积灰斗里；积灰斗可为碟状或者漏斗状；检测孔的内径要求小于除尘管道内径，在保证测试精度的情况下，检测孔内径尽量小，以减小对除尘管道内气体流动特性的破坏；称重传感器总成包括称重传感器以及重力引入机构，重力引入机构的作用主要是将积灰斗及其内的积尘的重力以最佳的作用力点作用在重量敏感元件上，其中重量敏感元件可选择电阻应变式；积灰斗的底部与称重传感器总成称重面连接，使积灰斗内的积尘重量直接作用在称重传感器总成上，能准确将积尘重量信号转换为电压信号，具体连接方式可为螺钉连接；该感应单元工作时，无需关闭除尘系统，可一边通过积灰斗采集积尘，一边将积尘重量转变为对应电压信号送入检测处理单元，可实时监测除尘管道的积尘情况。

在一种优选实施方式中，积灰斗的开口端靠近且覆盖检测孔，便于完全接收从检测孔逸出的积尘。

在本实施方式中，因除尘管道内的粉尘具有一定速度，其从检测孔逸出时轨迹类似抛物线，为使积灰斗完全接收这些粉尘，不跌落在积灰斗开口外，要求积灰斗的开口至少要覆盖检测孔，并且要靠近检测孔设置；优选的，积灰斗的开口口径远大于检测孔孔径。

在一种优选实施方式中，粉尘沉积检测感应单元还包括竖直设置的导尘管，导尘管上端与检测孔连接，下端伸入积灰斗，将检测孔逸出的积尘导入积灰斗。

在本实施方式中，通过导尘管，可避免粉尘跌落在积灰斗开口外的情况，通过导尘管引导积尘使其全部累积在积灰斗上；竖直放置可减少积尘附着在导尘管内壁；导尘管的上端与检测孔连接，连接方式可为螺纹连接，也可为与除尘管道的本体一体成型，也可以为粘接；导尘管的内壁需光滑，不易吸附积尘。

在一种优选实施方式中，粉尘沉积检测感应单元还包括密封机构，用于容纳和密封所述积灰斗和称重传感器总成；密封机构从上至下依次包括外接头、密封外壳、防爆密封圈和压紧头；外接头为中空结构，上端与导尘管下端连接，下端与密封外壳的上端连接且在连接处设置密封垫；在密封外壳下端开设容纳信号线缆的通孔，在通孔内放置防爆密封圈，并通过压紧头压紧防爆密封圈。

在本实施方式中，为了避免外部环境破坏除尘管道内气体的流动特性，设置密封机构；外接头为中空结构，其与密封外壳配合提供了可容纳积灰斗和称重传感器总成的空间；外接头的上端与导尘管的下端可通过螺纹连接；外接头的下端与密封外壳的上端可通过螺纹连接，为避免连接缝隙对密封性能影响，在连接处增设密封垫；为了引出称重传感器的测试信号，在密封外壳下端开设容纳传感器信号线缆的通孔；为了增加密封性能和防止外部电火花进入除尘管道引起爆炸，在通孔内放置防爆密封圈，并通过压紧头压紧防爆密封圈，压紧头与通孔通过螺纹连接。

在一种优选实施方式中，粉尘检测感应单元还可以包括水平调测机构，水平调测机构从上至下包括水平传感器、平台和驱动机构，平台用于支撑积灰斗和称重传感器总成，且与积灰斗的底面连接；水平传感器安装在平台上且靠近称重传感器总成处，驱动机构与平台下表面连接，用于调整平台的水平位置。

在本实施方式中，因称重传感器总成是通过被测物的重力作用使敏感元件的某个特性产生变化，由变化量的大小推导出被测物的质量，因此只有称重传感器总成和积灰斗水平时待测积尘的重量才能全部转换为重力作用在称重传感器总成的称重面上，积尘的重量信息才能准确的由称重传感器总成转换为对应的电压信号；因除尘管道工作环境恶劣，存在随机振动干扰，称重传感器总成和积灰斗不能一直保持平衡，因此设置水平调整机构，通过水平传感器可探测称重传感器总成和积灰斗是否水平，当不水平时，通过驱动机构调整使其水平，以便待测积尘的质量信息能被准确转换为电压信号；水平传感器可为双轴水平传感器，且输出为数字信号，可以测试平台与称重传感器总成连接的平面的水平度，并传递给核心处理器处理，核心处理器为信号检测处理单元；驱动机构可以有多种实现方式，如可为由步进电机驱动的水平调整台通过核心处理器；驱动机构可固定设置在粉尘沉积检测感应单元的壳体底部，如水平调整台的底部与密封外壳的底部螺栓连接。

在一种优选实施方式中，粉尘沉积检测感应单元还包括接地装置，接地装置一端与密封机构连接，另一端与大地连接，避免积尘静电吸附在导尘管内壁上；该接地装置可以是一根金属棒，一端与密封机构焊接，另一端掩埋在大地或测试环境的公共地连接。

本发明提供了一种粉尘沉积检测系统，图2所示为一优先实施方式中粉尘沉积检测系统的安装示意图，包括粉尘沉积检测感应单元、信号检测处理单元和稳压电源；信号检测处理单元对粉尘沉积检测感应单元中称重传感器的输出信号进行采集和处理，实时监测沉积粉尘的质量并计算出单位面积的粉尘平均厚度，信号检测处理单元可以为自带A/D采集器的单片机；稳压电源为信号检测处理单元采集信号提供电压基准，以提高采集精度。

在一种优选实施方式中，图3所示为一优先实施方式中粉尘沉积检测系统的控制框图，粉尘沉积检测系统还包括滤波器、模数转换器、显示器和报警器；称重传感器的信号输出线缆与滤波器输入端连接，滤波器输出端与模数转换器的输入端连接，模数转换器的输出端与信号检测处理单元连接，稳压电源给模数转换器提供电压基准，显示器和报警器分别与信号检测处理单元连接，信号检测处理单元与模数转换器的控制端连接。

在本实施方式中，滤波器用于滤除称重传感器输出信号中的高频干扰，可选用RC一阶低通滤波器；选用高精度的模数转换器可提高检测精度，用于将称重传感器输出的模拟信号转换为数字信号并传递给信号检测处理单元；可通过信号检测处理单元开启或关闭采样，为了提高采样精度，单独设置一个稳压电源作为模数转换器的参考电源，可通过信号检测处理单元控制稳压电源开启或关闭；信号检测处理单元接收数字信号并进行处理，处理包括滑动平均处理、奇异值处理、振动干扰剔除和运算处理等，得到除尘管道单位面积平均积尘厚度；信号检测处理单元控制显示器显示当前除尘管道单位面积上的平均积尘厚度，若大于等于报警阈值，信号检测处理单元控制报警器报警，通知管理人员及时清扫除尘管道，若小于报警阈值，则继续测试。按照国家相关标准规定沉积厚度超过1mm时必须清扫，因此报警阈值小于等于1mm。通过本系统，管理人员通过显示器可实时获知除尘管道内单位面积上的平均积尘厚度，通过报警器可及时获知平均积尘厚度超标警示，并安排人员及时清扫除尘管道。

本发明提供一种粉尘沉积检测方法，包括如下步骤：

通过粉尘沉积检测感应单元把除尘管道检测孔处沉积粉尘的质量信号转变成电压信号；电压信号通过模数转换器转换成数字信号；信号检测处理单元接收数字信号并获取单位面积上的积尘质量，计算出单位面积平均积尘厚度，在连续监测同时，同步进行抗振动及蠕变处理。

在一种优选实施方式中，抗振动及蠕变处理的方法的流程如图4所示，包括：

S1：根据测试环境，设定参数初值；

参数包括修正系数、静态测量时间、报警阈值、分段系数和粉尘密度等；修正系数实现对粉尘沉积检测系统在不同粉尘不同环境下的快速现场校正；静态测量时间为无加载时静态测量时间；单位面积平均积尘厚度达到或超过报警阈值时，通过报警告知管理人员及时安排清扫除尘管道；分段系数和粉尘密度用于后续数据处理和计算；

称重传感器的测试精度易受温度和湿度等环境因素影响，修正系数可以补偿这些因素带来的测量偏差，环境或粉尘温度越高，偏差越大，修正系数取值越大，环境湿度越大，偏差也越大，修正系数取值越大，修正系数可依据传感器的温度漂移和湿度漂移曲线取值；静态测量时间为无加载静态测量达到系统输出基本不变时耗费的时间，该时间长短因测试环境不同而设置不同，环境越复杂，如高温高湿环境，静态测量时间设置越长，可根据实验数据，设置一个静态测量时间选值区间，在区间内选值；分段系数为滑动平均算法中取平均的相邻数据个数，为大于1的正整数，一般取值范围为5至11，优选5；不同场所的粉尘密度不同，可分别给抛光打磨车间、大型粮食加工厂和石材加工厂等场所预设不同的粉尘密度值，也可先对除尘管道底部的粉尘做密度测量再按测量值设定，进行积尘厚度测试；

按照国家相关标准规定除尘管道积尘的沉积厚度超过1mm时必须清扫，因此报警阈值应小于等于1mm取值；

S2：安装粉尘沉积检测感应单元；

在安装中，调整粉尘沉积检测感应单元中积灰斗和称重传感器总成的位置，使称重传感器总成的称重面尽量水平，以便积灰斗内积尘的重量能准确的转变为电压信号；

S3：无加载静态测量，连续测试模数转换器输出数据，测量时间长度为静态测量时间，并根据测试结果提取静态测量基值特征曲线，用于消除检测系统固有误差；

静态测量基值特征曲线为静态测量时模数转换器输出值与时间的拟合曲线；系统固有误差包括积灰斗自身重量本底误差、称重传感器总成称重面的不水平引起的测量误差和测试环境固有振动误差等；在静态测量时间内进行无加载静态测量；

S4：加载运行，连续采集积尘重量信息，获得采样数据，并记录累积采样点数，直到累积采样点数达到设定采样点数时，结束采样，进入S5；完成设定采样点数的采样时间与静态测量时间相等；

设定采样点数由静态测量时间和模数转换器单次采样时间确定，可取静态测量时间与模数转换器单次采样时间比值的整数部分；

S5：采样数据处理，对采样数据依次进行奇异值处理、滑动滤波处理和剔除振动基值处理，基于静态测量基值特征曲线，获得除尘管道检测孔处的积尘重量m；

奇异值处理为剔除测量数据中的超出预期的异常值，避免影响后续数据处理；可使用简单的去除最大值和最小值办法剔除奇异值，也可采用3δ准则来判断和剔除奇异值。

滑动滤波处理为依据分段系数对测试数据分段取平均值，消除随机干扰；

剔除振动基值处理为将加载运行时所有设定采样点数的采样值拟合曲线，并与静态测量基值特征曲线进行差分运算，消除检测系统固有误差，获得积尘的净载荷m；；

S6：根据如下公式，获取除尘管道内单位面积平均积尘厚度h；

其中，s为检测孔面积，ρ为粉尘密度；

当除尘管道内单位面积平均积尘厚度h大于等于报警阈值时，发出报警信号，通知管理人员清扫除尘管；当除尘管道内单位面积平均积尘厚度h小于报警阈值时，返回S4，继续采集积尘重量，监测除尘管道内的积尘情况。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、机构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、机构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，从上至下包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成；检测孔开设在除尘管道底部，在除尘管道底部有粉尘沉积时会积累在积灰斗上；积灰斗的底部与称重传感器总成称重面连接。

2.如权利要求1所述的一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，所述积灰斗的开口端靠近且覆盖检测孔。

3.如权利要求1所述的一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，还包括竖直设置的导尘管，所述导尘管上端与检测孔连接，下端伸入积灰斗，将检测孔逸出的积尘导入积灰斗。

4.如权利要求3所述的一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，还包括密封机构，用于容纳和密封所述积灰斗和称重传感器总成；密封机构从上至下依次包括外接头、密封外壳、防爆密封圈和压紧头；所述外接头为中空结构，上端与导尘管下端连接，下端与密封外壳的上端连接且在连接处设置密封垫；在密封外壳下端开设容纳信号线缆的通孔，在通孔内放置防爆密封圈，并通过压紧头压紧防爆密封圈。

5.如权利要求4所述的一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，还包括接地装置，接地装置一端与密封机构连接，另一端与大地连接，避免积尘静电吸附在导尘管内壁上。

6.一种粉尘沉积检测系统，其特征在于，包括权利要求1-5中之一所述的粉尘沉积检测感应单元、信号检测处理单元和稳压电源；

所述信号检测处理单元对粉尘沉积检测感应单元中称重传感器的输出信号进行采集和处理，实时监测沉积粉尘的质量并计算出单位面积的平均粉尘厚度，所述稳压电源为信号检测处理单元采集信号提供电压基准。

7.如权利要求6所述的粉尘沉积检测系统，其特征在于，还包括滤波器、模数转换器、显示器和报警器；称重传感器的信号输出线缆与滤波器输入端连接，滤波器输出端与模数转换器的输入端连接，模数转换器的输出端与信号检测处理单元连接，所述稳压电源为模数转换器提供电压基准，显示器和报警器分别与信号检测处理单元连接，信号检测处理单元与模数转换器的控制端连接。

8.一种粉尘沉积检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过粉尘沉积检测感应单元检测除尘管道检测孔处沉积粉尘的质量信号并将质量信号转变成电压信号；

通过模数转换器将电压信号转换成数字信号；

信号检测处理单元接收数字信号获取单位面积上的质量，并计算出单位面积平均积尘厚度，在连续监测同时，同步进行抗振动及蠕变处理。

9.如权利要求8所述的粉尘沉积检测方法，其特征在于，所述抗振动及蠕变处理的方法包括：

第一步，根据测试环境，设定参数初值；

所述参数包括修正系数、静态测量时间、报警阈值、分段系数和粉尘密度；所述修正系数实现对粉尘沉积检测系统在不同粉尘不同环境下的快速现场校正，所述静态测量时间为无加载时静态测量时间；单位面积平均积尘厚度达到或超过报警阈值时，通过报警告知管理人员及时安排清扫除尘管道；分段系数和粉尘密度用于后续数据处理和计算；

第二步，安装粉尘沉积检测感应单元；

第三步，无加载静态测量，连续测试模数转换器输出数据，测量时间长度为静态测量时间，并根据测试结果提取静态测量基值特征曲线，用于消除检测系统固有误差；

第四步，加载运行，连续采集积尘重量信息，获得采样数据，并记录累积采样点数，直到累积采样点数达到设定采样点数时，结束采样，进入下一步；完成所述设定采样点数的采样时间与静态测量时间相等；

第五步，采样数据处理，对采样数据依次进行奇异值处理、滑动滤波处理和剔除振动基值处理，基于静态测量基值特征曲线，获得除尘管道检测孔处的积尘重量m；

所述奇异值处理为剔除测量数据中的超出预期的异常值，避免影响后续数据处理；

所述滑动滤波处理为依据分段系数对测试数据分段取平均值，消除随机干扰；

所述剔除振动基值处理为将加载运行时所有设定采样点数的采样值拟合曲线，并与静态测量基值特征曲线进行差分运算，获得积尘的净载荷m；

第六步，根据如下公式，获取除尘管道内单位面积平均积尘厚度h，并显示于显示器上；

<mrow> <mi>h</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>m</mi> <mrow> <mi>&amp;rho;</mi> <mi>s</mi> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

其中，s为检测孔面积，ρ为粉尘密度；

当除尘管道内单位面积平均积尘厚度h大于等于报警阈值时，发出报警信号，通知管理人员清扫除尘管；当除尘管道内单位面积平均积尘厚度h小于报警阈值时，返回第四步，继续采集积尘重量，监测除尘管道内的积尘情况。