CN113405958B - 一种粉尘浓度传感器标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粉尘浓度传感器标定方法，属于粉尘浓度检测技术领域。该方法包括：S1：利用探测器采集粉尘产生的电信号；S2：通过称重采样得到的实际粉尘浓度；S3：通过对比电信号的数值和实际粉尘浓度的数值，确定出电信号值与粉尘浓度值之间的曲线关系；S4：根据步骤S3确定出的曲线，分别获取粉尘浓度值为25、50、100、200和1000mg/m3对应的电信号值a～e；S5：分别对0～25、25～50、50～100、100～200和200～1000mg/m3五个分段的曲线进行标定。本发明能快速标定，使标定曲线连续，减少本底值对低浓度检测结果的影响；还消除了零点的干扰，提高了低浓度的检测精度。

Description

一种粉尘浓度传感器标定方法
技术领域
本发明属于粉尘浓度检测技术领域，涉及一种粉尘浓度传感器标定方法。
背景技术
粉尘浓度传感器可以实现粉尘浓度的在线监测，将监测结果实时传到监控中心或是终端设备，粉尘传感器的监测结果是作业环境卫生评定的重要依据，因此粉尘传感器在煤矿、金属矿、地面粉尘污染场所普遍应用。粉尘传感器是对粉尘浓度的间接测量，粉尘浓度传感器的原理是粉尘颗粒对外界物理场的作用，在探测器上产生了电信号，电信号的强弱与粉尘浓度呈现正相关关系，然后通过对比电信号的数值和实际粉尘浓度数值(实际粉尘浓度值是通过称重采样计算得到的)，确定电信号与粉尘浓度值之间的曲线关系，通过此曲线关系将电信号转换为粉尘浓度值，实现对粉尘浓度的实时在线监测，此转换过程为标定过程，此曲线为标定曲线，标定曲线通常不是一条直线，是多项曲线，曲线的截距为传感器的本底值，标定过程中需要减去。如图1所示，抛物曲线为实际粉尘浓度与电信号的曲线关系(视为待标定曲线)，z点为传感器的本底值，本底值是由信号中噪声引起的，是不可避免的，待标定曲线通过折线完成标定，折线可以划分为n段，分段的比例系数为(k1、k2、k3、…、kn)，分段越多，监测标定精度越高，同时计算越复杂，此分段系数为传感器的标定系数。
粉尘传感器在现场应用过程中，由于粉尘种类的差异、外界物理场的改变等因素，需要对传感器的标定系数进行修改，目前的方法是直接修改标定系数，但会造成传感器监测值的不连续，进而存在监测结果的不稳定、误差偏大的问题。
另一方面，由于现场的直流电源稳定性、周围电磁场干扰情况、现场的接地情况等差异，造成传感器的本地值有所变化，并且本底值数值不是固定值，而是一定范围的波动值，本底值的波动对低浓度的监测精度具有较大的影响。目前针对本底值是直接修改传感器的本底值，即传感器的电信号直接减去固定的本底值，然后按照标定系数进行标定，存在的问题是需要频繁校准，不断修改本底值，增加现场传感器的维护工作；并且传感器的低浓度监测结果波动大、误差大。
因此，亟需一种方便、准确、快捷的粉尘浓度传感器标定方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉尘浓度传感器标定方法，实现粉尘浓度传感器的快速标定，不会出现标定曲线的不连续性，及减少本底值对低浓度检测结果的影响；使粉尘浓度传感器标定快捷、方便，标定结果稳定、准确。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种粉尘浓度传感器标定方法，具体包括以下步骤：
S1：粉尘颗粒对外界物理场作用，并利用探测器采集粉尘产生的电信号；
S2：通过称重采样计算得到的实际粉尘浓度；
S3：通过对比电信号的数值和实际粉尘浓度的数值，确定出电信号值与粉尘浓度值之间的曲线关系；
S4：根据步骤S3确定出的曲线，分别获取粉尘浓度值为25mg/m3、50mg/m3、100mg/m3、200mg/m3和1000mg/m3对应的电信号值a、b、c、d和e；
S5：分别对0～25mg/m3、25～50mg/m3、50～100mg/m3、100～200mg/m3和200～1000mg/m3五个分段的曲线进行标定。
进一步，步骤S5中，标定0～25mg/m3分段曲线采用二次曲线方程。
进一步，步骤S5中，标定0～25mg/m3分段曲线采用的二次曲线方程为：y＝k0x2，
Figure BDA0003121701000000021
x≤a。
进一步，步骤S5中，标定25～50mg/m3、50～100mg/m3、100～200mg/m3和200～1000mg/m3分段曲线采用直线方程。
进一步，步骤S5中，标定25～50mg/m3、50～100mg/m3、100～200mg/m3和200～1000mg/m3分段曲线采用的直线方程分别为：
Figure BDA0003121701000000022
其中，
Figure BDA0003121701000000023
本发明的有益效果在于：本发明能实现粉尘浓度传感器的快速标定，不会出现标定曲线的不连续性，减少本底值对低浓度检测结果的影响；还消除了零点的干扰，在标定过程中不必设置零点，提高了低浓度的检测精度。整体来说，本发明使粉尘浓度传感器标定快捷、方便，标定结果稳定、准确。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为传统标定方法的曲线示意图；
图2为本发明标定方法的曲线示意图；
图3为本发明标定方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图2～图3，本发明设计了一种粉尘浓度传感器标定方法，具体包括以下步骤：
S1：粉尘颗粒对外界物理场作用，并利用探测器采集粉尘产生的电信号；
S2：通过称重采样计算得到的实际粉尘浓度；
S3：通过对比电信号的数值和实际粉尘浓度的数值，确定出电信号值与粉尘浓度值之间的曲线关系；
S4：根据步骤S3确定出的曲线，分别获取粉尘浓度值为25mg/m3、50mg/m3、100mg/m3、200mg/m3和1000mg/m3对应的电信号值a、b、c、d和e；
S5：分别对0～25mg/m3、25～50mg/m3、50～100mg/m3、100～200mg/m3和200～1000mg/m3五个分段的曲线进行标定。
粉尘传感器的量程0～1000mg/m3，标定后的测试误差要求≤15％，即(真实浓度值-测试浓度值)/真实浓度值*100％≤±15％，根据传感器的标定特点，浓度越低越难以标定，将低浓度时候，曲线划分段比较密，高浓度就比较稀疏，并且要消除零点波动影响，本专利采取的方法是0～25mg/m3，采用二次曲线方程标定，25～50mg/m3采用斜率为k1的直线标定，50～100mg/m3采用斜率为k2的直线标定，100～200mg/m3采用斜率为k3的直线标定，200～1000mg/m3采用斜率为k4的直线标定，标定直线方程如下所示：
Figure BDA0003121701000000041
其中，
Figure BDA0003121701000000042
由上式可知，未知的参数a,k1,k2,k3,k4通过本发明方法，只要确定出一个点和4个斜率，即可完成粉尘浓度传感器的校准，由于各个分段点均是设定一点和4斜率的函数，所有在调节任何分段斜率时候，不会出现断点。另一方面，通过二次曲线的标定，消除了零点的干扰，在标定过程中不必设置零点，提高了低浓度的检测精度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种粉尘浓度传感器标定方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1：粉尘颗粒对外界物理场作用，并利用探测器采集粉尘产生的电信号；
S2：通过称重采样计算得到的实际粉尘浓度；
S3：通过对比电信号的数值和实际粉尘浓度的数值，确定出电信号值与粉尘浓度值之间的曲线关系；
S4：根据步骤S3确定出的曲线，分别获取粉尘浓度值为25mg/m3、50mg/m3、100mg/m3、200mg/m3和1000mg/m3对应的电信号值a、b、c、d和e；
S5：分别对0～25mg/m3、25～50mg/m3、50～100mg/m3、100～200mg/m3和200～1000mg/m3五个分段的曲线进行标定；
标定0～25mg/m3分段曲线采用的二次曲线方程为：
Figure FDA0003980895150000011
标定25～50mg/m3、50～100mg/m3、100～200mg/m3和200～1000mg/m3分段曲线采用的直线方程分别为：
Figure FDA0003980895150000012
其中，
Figure FDA0003980895150000013
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