CN108535158A - 一种声-电复合的粉尘浓度检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声‑电复合的粉尘浓度检测系统及其检测方法。本发明采用包括超声传感器和电容传感器的声电一体传感单元分别采集超声信号和电场信号，以及温度传感器和湿度传感器，对超声信号和电场信号进行环境补偿，再通过特征融合算法得到声‑电复合后的多相物颗粒的体积浓度，实现测试性能或测试数据互补，弥补单一方法的测试缺陷，完成复杂测试对象的快速、准确、高效检测；控制处理器对浓度数据的接收也采用中断方式，因此不需要等待时间，实现信号采集和浓度计算的并行实现，提高检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及粉尘浓度检测技术，具体涉及一种声-电复合的粉尘浓度检测系统及检测方法。
背景技术
粉尘浓度在爆炸极限范围内，遇到热源后即可引发爆炸现象。粉尘爆炸时，火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，形成很高的温度和很大的压力，具有很强的破坏力，会造成巨大的人员和财产损失。因此采用适当的方式和装置对环境中粉尘浓度进行实时检测，从而在其浓度到达危险阈值前进行预警和处理，是避免灾发生的最有效手段。
目前，粉尘浓度的测量方法主要有光学法、射线法、振荡天平法、黑度法等检测方法。光学法具有非接触检测、检测速度快的优点，但是该方法对于颗粒特性较为敏感，颗粒粒径、形状和颜色都会对检测结果造成影响。射线法无需人工操作，且只对颗粒物的质量敏感，不会受到粒径、颜色等特性影响，但由于采用射线作为检测特征量，对系统精度和安全防护等提出较高要求。振荡天平法存在测试范围小，不能实现在线测量，并受温湿度影响作用大等缺陷。黑度测量方法简单，但测量结果在很大程度上受天气等主观因素及操作者的其他客观因素的影响。由此可见，其单一的测量方法针对某些特殊场合起到了很好的作用，但无法同时满足测量范围、系统体积、精度、扩散速度等技术的需求。
发明内容
针对现有粉尘浓度实时探测实用技术的欠缺，本发明提出一种声-电复合的粉尘浓度检测系统及方法；通过分析优化超声检测方法和电场检测方法的原理，引入多模复合的概念，形成“超声-电场”复合检测系统。
本发明的一个目的在于提出一种声-电复合的粉尘浓度检测系统。
本发明的声-电复合的粉尘浓度检测系统包括：声电一体传感单元、控制处理器、计算处理器、驱动电路、信号处理电路、电源管理电路、温度传感器和湿度传感器；其中，声电一体传感单元包括一套或多套超声传感器和一套或多套电容传感器；控制处理器连接至驱动电路，驱动电路连接至声电一体传感单元；声电一体传感单元连接至信号处理电路；信号处理电路连接至控制处理器；控制处理器还连接至计算处理器；电源管理电路连接至控制处理器；温度传感器和湿度传感器分别连接至计算处理器；控制处理器产生驱动信号至驱动电路，驱动电路对驱动信号进行驱动放大后传输至声电一体传感单元；超声传感器发出超声信号至测量区，经被测多相物吸收后衰减，超声传感器接收衰减后的超声信号，传输至信号处理电路；同时，位于测量区内的被测多相物引起电容传感器的电容值改变，电容信号传输至信号处理电路；信号处理电路对超声信号和电容信号进行放大、整流和滤波后，传输至控制处理器；控制处理器采用轮询方法读取超声信号和电容信号，将超声信号和电容信号分别转换为数字信号，并传输至计算处理器；温度传感器和湿度传感器分别采集温度信号和湿度信号传输至计算处理器；计算处理器根据超声信号得到未修正的超声衰减系数，对未修正的超声衰减系数进行声场-温度环境补偿，得到环境补偿后的超声衰减系数；计算处理器根据电容信号得到未修正的多相物等效介电常数，对未修正的多相物等效介电常数进行电场-湿度环境补偿，得到环境补偿后的多相物等效介电常数，计算处理器基于超声信号解算模型，通过环境补偿后的超声衰减系数得到声学测量结果，并优化基于克劳修斯—莫索提Clausius-mossotti理论的介电常数计算模型，通过环境补偿后的多相物等效介电常数得到电场测量结果，然后通过特征融合算法得到声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度，然后将多相物颗粒的体积浓度返回至控制处理器存储输出。
超声传感器包括超声波发射换能器和超声波接收换能器，二者分别位于测量区的两端，控制处理器产生驱动信号至驱动电路，驱动电路对驱动信号进行驱动放大后传输至超声波发射换能器，驱动超声波发射换能器产生超声波，经测量区被测多相物吸收后衰减，衰减后的超声信号由超声波接收换能器接收后传输至信号处理电路。
电场法采用电容传感器，包括两个极板，分别位于测量区的两侧，控制处理器产生驱动信号至驱动电路，驱动电路对驱动信号进行驱动放大后传输至一个极板，另一个极板上产生感应电荷，测量区内被测多相物浓度的变化引起电容传感器的两个极板之间的等效介电常数的改变，另一个极板的感应电荷发生改变，从而引起电容传感器输出的电容值改变，电容信号传输至信号处理电路。
信号处理电路包括依次连接的放大电路、全桥整流电路和滤波电路；依次对超声信号或电容信号进行放大、整流和滤波。
本发明的另一个目的在于提供一种声-电复合的粉尘浓度检测系统的检测方法。
本发明的声-电复合的粉尘浓度检测系统的检测方法，包括以下步骤：
1)检测系统上电启动之后，控制处理器和计算处理器分别完成系统初始化和系统自检；
2)计算处理器进入中断等待状态；
3)控制处理器产生驱动信号至驱动电路，驱动电路对驱动信号进行放大后传输至声电一体传感单元；
4)声电一体传感单元采集超声信号和电容信号：
a)超声传感器发出超声信号至测量区，经被测多相物吸收后衰减，超声传感器接收衰减后的超声信号，传输至信号处理电路；
b)同时，位于测量区内的被测多相物浓度的改变引起电容传感器电容值的改变，电容值传输至信号处理电路；
5)信号处理电路对超声信号和电容信号进行放大滤波后，传输至控制处理器；
6)控制处理器采用轮询方法读取超声信号和电容信号，将超声信号和电容信号分别转换为数字信号后，传输至计算处理器；
7)同时，温度传感器和湿度传感器分别采集温度信号和湿度信号传输至计算处理器；
8)计算处理器接收超声信号、电容信号、温度信号和湿度信号；
9)计算处理器根据超声信号得到未修正的超声衰减系数αs0，对未修正的超声衰减系数αs0进行声场-温度环境补偿，得到环境补偿后的超声衰减系数αs；计算处理器根据电容信号得到未修正的多相物等效介电常数εε0，对未修正的多相物等效介电常数εε0进行电场-湿度环境补偿，得到环境补偿后的多相物等效介电常数；
10)计算处理器基于超声信号解算模型，通过环境补偿后的超声衰减系数αs得到声学测量结果，并优化基于克劳修斯—莫索提Clausius-mossotti理论的介电常数计算模型，通过环境补偿后的多相物等效介电常数得到电场测量结果；
11)计算处理器通过特征融合算法得到声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度；
12)计算处理器将得到的声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度存储在控制处理器中。
其中，在步骤4)的a)中，控制处理器的驱动信号传输至超声波发射换能器，驱动超声波发射换能器产生超声波，当测量区中含有粉尘时，超声波发生衰减，衰减后的超声信号由超声波接收换能器接收后传输至信号处理电路。
在步骤4)的b)中，控制处理器的驱动信号传输至电容传感器的一个极板，另一个极板上产生感应电荷，测量区内的被测多相物浓度的变化引起电容传感器的两个极板之间的等效介电常数的改变，另一个极板的感应电荷发生改变，从而引起电容传感器输出的电容信号改变，电容信号传输至信号处理电路。
在步骤9)中，声场-温度环境补偿公式为：αs＝αs0-0.193(T-T0)，其中，T为温度传感器得到的温度信号，即测量温度值，T0＝25°。
在步骤9)中，电场-湿度环境补偿公式为：εε＝εε0-0.225(D-D0)，其中，D为湿度传感器得到的湿度信号，即测量湿度值，D0＝0.5。
在步骤10)中，使用衰减系数αs定量表征超声波的强度随被测多相物和传播距离的变化特征，衰减系数αs的数值受到介质密度、粒径和浓度等参数影响，因此通过检测超声波在被测多相物中的衰减，并根据衰减-浓度关系模型解算出待测粉尘浓度。经测量区由被测多相物吸收后衰减。
计算处理器对ECAH(Epstein-Carhart-Allegra-Hawley)模型进行简化，利用简化后的ECAH模型处理超声信号得到声学测量结果，建立超声信号解算模型，通过环境补偿后的超声衰减系数αs得到声学测量结果包括以下步骤：
a)在不考虑超声波复散射的条件下，将单个颗粒的衰减情况推广到整个声场范围内，得到颗粒相引起的环境补偿后的超声衰减系数αs满足：
其中，为声学测量结果，kc为超声波在多相物连续相中的波数，R表示颗粒的半径；
b)进一步考虑多相物连续相的吸收作用，模型转化为：
k＝ω/Cs(ω)+jαs(ω) (3)
其中，k为超声波在多相物中的复波数，ω为超声角频率，αs(ω)和Cs(ω)分别为超声波在多相物颗粒中的衰减系数和超声波速度，An为待定系数，取决于颗粒的尺寸、入射声波频率、离散相颗粒浓度、离散相和连续相密度、粘度及热特性等物理参数；
c)根据测试超声波波长远大于粉尘颗粒粒径、粉尘颗粒密度远大于空气密度两项实际特性，对模型进行降阶简化，减低计算难度，减少计算任务，此时(2)式降阶简化为：
其中：代入(4)式得：
其中：T1为热力学温度，A1为黏性损失，η为剪切模量，ρ1为连续相的密度；
通过(4)式得到声学测量结果简化EACH模型，其计算参数减少至7个，与EACH
模型相比计算量减少29％。
在步骤10)中，基于多相物浓度与其有效介电常数的关系：不同物质具有不同的介电常数，多相物的介电常数则由其组成成分的介电常数和各成分的比例(即体积浓度决定)，因此对于成分已知的多相物，可以通过其介电常数解析出混合浓度。基于Clausius-mossotti理论的介电常数计算模型从理论上给出了多种颗粒弥散于另一种介质中形成多相物的等效介电常数的近似方法，因为该理论以导体颗粒为分散相，与粉尘颗粒特征一致，因此选用该模型进行浓度计算。
优化基于Clausius-mossotti理论的介电常数计算模型，通过电容信号得到电场测量结果，包括以下步骤：
a)对于两种成分构成的多相物，两种成分分别为颗粒物和基体，对多相物和两种成分分别应用基于空气混合极化的Clausius-mossotti公式表达如下：
对于多相物：
对于颗粒物：
对于基体：
其中，εe为环境补偿后的多相物等效介电常数，ε0为空气的介电常数，αk为多相物中颗粒物的分子极化率，εj为基体的介电常数，αj为基体的分子极化率，fk为颗粒物的分子比例，fj为基体的分子比例，nk为颗粒物的分子个数，nj为基体的分子个数，且有fk＝nk/(nk+nj)，fj＝nj/(nk+nj)；
b)联立以上(6)、(7)和(8)三式，并带入fk和fj的关系，得到：
c)混合物中两种成分的体积分数相差较大，等效为少量颗粒弥散于介质基体中，颗粒间距较大，颗粒间相互作用忽略不计，对多相物颗粒浓度计算模型进行修正，采用多相物颗粒的电场测量结果代替颗粒物的分子比例fk，采用基体相关介电常数代替空气介电常数，即εj＝ε0，则(9)式变形为：
通过(10)式得到电场测量结果
在步骤11)中，通过特征融合算法得到多相物颗粒的体积浓度。本发明选择使用计算量较小的最优加权融合算法，其原理为：采用多个传感器对同一状态进行测量，对测量数据赋予不同的权重，根据一定的最优判定方法获得最优总体估计。
计算处理器得到基于环境补偿后的声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度包括以下步骤：
a)每套粉尘浓度检测系统中包含m套超声传感器和n套电容传感器，待测多相物瞬时浓度估计值为第i套超声传感器的声学测量结果为声学测量结果的权重为wsi，声学测量结果的方差为σi，第j套电容传感器的电场测量结果为电场测量结果的权重为wej，电场测量结果的方差为σj，则以上数据满足以下基本关系：
b)此时总体方差为：
c)对(13)式作极值计算，当且仅当测量权重满足下式时获得最小总体方差：
获得的最小总体方差D可表示为：
d)浓度估计值进一步表示为：
且可知服从正态分布，即有：
从(17)式得到多相物颗粒的体积浓度
由以上分析可知，采用基于最优加权融合算法可以有效提高系统测试精度，精度提高程度与样本数量的平方根呈正比，但也不排除采用其他最优化算法。
本发明的优点：
本发明公开了一种声-电复合的粉尘浓度检测系统及其检测方法。本发明采用包括超声传感器和电容传感器的声电一体传感单元分别采集超声信号和电场信号，以及温度传感器和湿度传感器，对超声信号和电场信号进行环境补偿，再通过特征融合算法得到声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度，实现测试性能或测试数据互补，弥补单一方法的测试缺陷，完成复杂测试对象的快速、准确、高效检测；控制处理器对浓度数据的接收也采用中断方式，因此不需要等待时间，实现信号采集和浓度计算的并行实现，提高检测效率。
附图说明
图1为本发明的声-电复合的粉尘浓度检测系统的结构框图；
图2为本发明的声-电复合的粉尘浓度检测系统的声衰减原理的浓度检测系统框图的超声传感器的原理框图；
图3为本发明的声-电复合的粉尘浓度检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本实施例的声-电复合粉尘浓度检测系统包括：声电一体传感单元、控制处理器、计算处理器、驱动电路、信号处理电路、电源管理电路、温度传感器和湿度传感器；其中，声电一体传感单元包括一套或多套超声传感器和一套或多套电容传感器；控制处理器连接至驱动电路，驱动电路连接至声电一体传感单元；声电一体传感单元连接至信号处理电路；信号处理电路连接至控制处理器；控制处理器还连接至计算处理器；电源管理电路连接至控制处理器；温度传感器和湿度传感器分别连接至计算处理器；温度传感器和湿度传感器分别连接至计算处理器。
如图2所示，超声传感器包括超声波发射换能器和超声波接收换能器，二者分别位于测量区的两端，控制处理器产生电压信号并放大后作为驱动信号传输至超声波发射换能器，驱动超声波发射换能器产生超声波P0，经测量区由后被测多相物吸收后衰减，衰减后的超声信号P由超声波接收换能器接收后传输至信号处理电路。
如图3所示，本实施例的基于声-电复合的粉尘浓度检测系统的检测方法，包括以下步骤：
1)检检测系统上电启动之后，控制处理器和计算处理器分别完成系统初始化和系统自检；
2)计算处理器进入中断等待状态；
3)控制处理器产生驱动信号至驱动电路，驱动电路对驱动信号进行驱动放大后传输至声电一体传感单元；
4)声电一体传感单元采集超声信号和电容信号：
a)超声传感器发出超声信号至测量区，经被测多相物吸收后衰减，超声传感器接收衰减后的超声信号，传输至信号处理电路；
b)同时，位于测量区内的被测多相物浓度的改变引起电容传感器电容值的改变，电容值传输至信号处理电路；
5)信号处理电路对超声信号和电容信号进行放大滤波后，传输至控制处理器；
6)控制处理器采用轮询方法读取超声信号和电容信号，将超声信号和电容信号分别转换为数字信号后，传输至计算处理器；
7)同时，温度传感器和湿度传感器分别采集温度信号和湿度信号传输至计算处理器；
8)计算处理器接收超声信号、电容信号、温度信号和湿度信号；
9)计算处理器根据超声信号得到未修正的超声衰减系数αs0，对未修正的超声衰减系数αs0进行声场-温度环境补偿，得到环境补偿后的超声衰减系数αs；计算处理器根据电容信号得到未修正的多相物等效介电常数εε0，对未修正的多相物等效介电常数εε0进行电场-湿度环境补偿，得到环境补偿后的多相物等效介电常数；
10)计算处理器基于超声信号解算模型，通过环境补偿后的超声衰减系数αs得到声学测量结果，并优化基于克劳修斯—莫索提Clausius-mossotti理论的介电常数计算模型，通过环境补偿后的多相物等效介电常数得到电场测量结果；
11)计算处理器通过特征融合算法得到声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度；
12)计算处理器将得到的声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度存储在控制处理器中。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种声-电复合粉尘浓度检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：声电一体传感单元、控制处理器、计算处理器、驱动电路、信号处理电路、电源管理电路、温度传感器和湿度传感器；其中，声电一体传感单元包括一套或多套超声传感器和一套或多套电容传感器；控制处理器连接至驱动电路，驱动电路连接至声电一体传感单元；声电一体传感单元连接至信号处理电路；信号处理电路连接至控制处理器；控制处理器还连接至计算处理器；电源管理电路连接至控制处理器；温度传感器和湿度传感器分别连接至计算处理器；控制处理器产生驱动信号至驱动电路，驱动电路对驱动信号进行驱动放大后传输至声电一体传感单元；超声传感器发出超声信号至测量区，经被测多相物吸收后衰减，超声传感器接收衰减后的超声信号，传输至信号处理电路；同时，位于测量区内的被测多相物引起电容传感器的电容值改变，电容信号传输至信号处理电路；信号处理电路对超声信号和电容信号进行放大、整流和滤波后，传输至控制处理器；控制处理器采用轮询方法读取超声信号和电容信号，将超声信号和电容信号分别转换为数字信号，并传输至计算处理器；温度传感器和湿度传感器分别采集温度信号和湿度信号传输至计算处理器；计算处理器根据超声信号得到未修正的超声衰减系数，对未修正的超声衰减系数进行声场-温度环境补偿，得到环境补偿后的超声衰减系数；计算处理器根据电容信号得到未修正的多相物等效介电常数，对未修正的多相物等效介电常数进行电场-湿度环境补偿，得到环境补偿后的多相物等效介电常数，计算处理器基于超声信号解算模型，通过环境补偿后的超声衰减系数得到声学测量结果，并优化基于克劳修斯—莫索提理论的介电常数计算模型，通过环境补偿后的多相物等效介电常数得到电场测量结果，然后通过特征融合算法得到声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度，然后将多相物颗粒的体积浓度返回至控制处理器存储输出。
2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述超声传感器包括超声波发射换能器和超声波接收换能器，二者分别位于测量区的两端，控制处理器产生电压信号并放大后作为驱动信号传输至超声波发射换能器，驱动超声波发射换能器产生超声波，经测量区由后被测多相物吸收后衰减，衰减后的超声信号由超声波接收换能器接收后传输至信号处理电路。
3.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述电场法采用电容传感器，包括两个极板，分别位于测量区的两侧，控制处理器产生驱动电压传输至一个极板，另一个极板上产生感应电荷，测量区内被测多相物浓度的变化引起电容传感器的两个极板之间的等效介电常数的改变，另一个极板的感应电荷发生改变，从而引起电容传感器输出的电容值改变，电容信号传输至信号处理电路。
4.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述信号处理电路包括依次连接的放大电路、全桥整流电路和滤波电路；依次对超声信号或电容信号进行放大、整流和滤波。
5.一种如权利要求1所述的声-电复合的粉尘浓度检测系统的检测方法，其特征在于，所述抑制方法包括以下步骤：
1)检测系统上电启动之后，控制处理器和计算处理器分别完成系统初始化和系统自检；
2)计算处理器进入中断等待状态；
3)控制处理器产生驱动信号至驱动电路，驱动电路对驱动信号进行驱动放大后传输至声电一体传感单元；
4)声电一体传感单元采集超声信号和电容信号：
a)超声传感器发出超声信号至测量区，经被测多相物吸收后衰减，超声传感器接收衰减后的超声信号，传输至信号处理电路；
b)同时，位于测量区内的被测多相物浓度的改变引起电容传感器电容值的改变，电容值传输至信号处理电路；
5)信号处理电路对超声信号和电容信号进行放大滤波后，传输至控制处理器；
6)控制处理器采用轮询方法读取超声信号和电容信号，将超声信号和电容信号分别转换为数字信号后，传输至计算处理器；
7)同时，温度传感器和湿度传感器分别采集温度信号和湿度信号传输至计算处理器；
8)计算处理器接收超声信号、电容信号、温度信号和湿度信号；
9)计算处理器根据超声信号得到未修正的超声衰减系数αs0，对未修正的超声衰减系数αs0进行声场-温度环境补偿，得到环境补偿后的超声衰减系数αs；计算处理器根据电容信号得到未修正的多相物等效介电常数εε0，对未修正的多相物等效介电常数εε0进行电场-湿度环境补偿，得到环境补偿后的多相物等效介电常数；
10)计算处理器基于超声信号解算模型，通过环境补偿后的超声衰减系数αs得到声学测量结果，并优化基于克劳修斯—莫索提Clausius-mossotti理论的介电常数计算模型，通过环境补偿后的多相物等效介电常数得到电场测量结果；
11)计算处理器通过特征融合算法得到声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度；
12)计算处理器将得到的声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度存储在控制处理器中。
6.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤9)中，声场-温度环境补偿公式为：αs＝αs0-0.193(T-T0)，其中，T为温度传感器得到的温度信号，即测量温度值，T0＝25°。
7.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤9)中，电场-湿度环境补偿公式为：εε＝εε0-0.225(D-D0)，其中，D为湿度传感器得到的湿度信号，即测量湿度值，D0＝0.5。
8.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤10)中，建立超声信号解算模型，通过环境补偿后的超声衰减系数αs得到声学测量结果包括以下步骤：
a)在不考虑超声波复散射的条件下，将单个颗粒的衰减情况推广到整个声场范围内，得到颗粒相引起的环境补偿后的超声衰减系数αs满足：
其中，为声学测量结果，kc为超声波在多相物连续相中的波数，R表示颗粒的半径；
b)进一步考虑多相物连续相的吸收作用，模型转化为：
k＝ω/Cs(ω)+jαs(ω) (3)
其中，k为超声波在多相物中的复波数，ω为超声角频率，αs(ω)和Cs(ω)分别为超声波在多相物颗粒中的衰减系数和超声波速度，An为待定系数；
c)根据测试声波波长远大于粉尘颗粒粒径、粉尘颗粒密度远大于空气密度两项实际特性，对模型进行降阶简化，减低计算难度，减少计算任务，此时(2)式降阶简化为：
其中：代入(4)式得：
其中：T1为热力学温度，A1为黏性损失，η
为剪切模量，ρ1为连续相的密度；
通过(4)式得到声学测量结果
9.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤10)中，优化基于Clausius-mossotti理论的介电常数计算模型，通过电容信号得到电场测量结果，包括以下步骤：
a)对于两种成分构成的多相物，两种成分分别为颗粒物和基体，对多相物和两种成分分别应用基于空气混合极化的Clausius-mossotti公式表达如下：
对于多相物：
对于颗粒物：
对于基体：
其中，εe为多相物等效介电常数，ε0为空气的介电常数，αk为多相物中颗粒物的分子极化率，εj为基体的介电常数，αj为基体的分子极化率，fk为颗粒物的分子比例，fj为基体的分子比例，nk为颗粒物的分子个数，nj为基体的分子个数，且有fk＝nk/(nk+nj)，fj＝nj/(nk+nj)；
b)联立以上(6)、(7)和(8)三式，并带入fk和fj的关系，得到：
c)混合物中两种成分的体积分数相差较大，等效为少量颗粒弥散于介质基体中，颗粒间距较大，颗粒间相互作用忽略不计，对多相物颗粒浓度计算模型进行修正，采用多相物颗粒的电场测量结果代替颗粒物的分子比例fk，采用基体相关介电常数代替空气介电常数，即εj＝ε0，则(9)式变形为：
通过(10)式得到电场测量结果
10.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤11)中，计算处理器得到基于环境补偿后的声-电复合后的多相物颗粒的体积浓度包括以下步骤：
a)每套粉尘浓度检测系统中包含m套超声传感器和n套电容传感器，待测多相物瞬时浓度估计值为第i套超声传感器的声学测量结果为声学测量值的权重为wsi，声学测量值的方差为σi，第j套电容传感器的电场测量结果为电场测量值的权重为wej，电场测量值的方差为σj，则以上数据满足以下基本关系：
b)此时总体方差为：
c)对(13)式作极值计算，当且仅当测量权重满足下式时获得最小总体方差：
获得的最小总体方差D表示为：
d)浓度估计值进一步表示为：
且服从正态分布，即有：
从(17)式得到多相物颗粒的体积浓度
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