CN114324125A - 一种粒子计数传感器及控制该传感器的方法、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种粒子计数传感器及控制该传感器的方法、装置及介质，涉及光学领域。本申请所提供的粒子计数传感器，包括：工作光源、光电探测器、跨阻放大器、噪声减法器；粒子在工作光源发出光束中激发形成散射光，光电探测器接收散射光后将散射光转化为光电流信号；跨阻放大器的输入端与光电探测器的输出端连接，将光电流信号放大转换为电压脉冲信号，噪声减法器的同相输入端与跨阻放大器的输出端连接。粒子计数传感器工作时，通过噪声减法器将电压脉冲信号值减去减法参考值实现对粒子计数传感器的噪声补偿，提高了粒子计数传感器的精确度。
Description
技术领域
本申请涉及光学领域，特别是涉及一种粒子计数传感器及控制该传感器的方法、装置及介质。
背景技术
粒子在粒子计数传感器腔体中激发出散射光，并被光电探测器接收并转换为光电流信号。但是粒子的散射光信号受到激光光源、形成的光路以及光路所在的腔体影响，例如由于激光光源无法实现理想的准直，存在光路以外的散射光形成粒子计数传感器的底噪。由于光电流的信号值较小，难以通过该信号有效识别粒子粒径信息。因此为了识别粒子散射光信号，通常在光电探测器输出端连接放大处理电路将粒子散射光信号放大并转换为能够被有效识别的电压脉冲信号，但是在对粒子的散射光信号进行放大的同时，也放大了底噪的信号。
现有技术中为了减少底噪的影响，通常采用隔直电路来滤掉噪声。然而隔直电路虽然可以隔离掉噪声，保留交流信号的粒子电压脉冲信号，但是经过隔直电路的粒子电压脉冲信号会引入新的电噪声，导致单位时间内能够采集粒子的信号数降低，或者导致隔直电路输出的粒子电压脉冲信号重叠，进而导致粒子计数传感器的精确度下降。
由此可见，如何提高粒子计数传感器的精确度，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种粒子计数传感器及控制该传感器的方法、装置及介质，用于提高粒子计数传感器的精确度。
为解决上述技术问题，本申请提供一种粒子计数传感器，包括：光路结构，所述光路结构包括形成光束的工作光源、以及接收光束的光陷阱，光束沿传播的路径形成光路；气路结构，所述气路结构包括进气件、排气件，用于实现带粒子流体进入和排出粒子计数传感器的腔体，所述带粒子流体沿进入和排出的路径形成气路；所述气路与所述光路叠加的区域形成光敏区；光接收转化装置，所述光接收转换装置包括光电探测器，所述光电探测器用于接收所述带粒子流体中粒子在所述光敏区激发形成的散射光；
还包括：
处理电路，所述处理电路包括跨阻放大器、噪声减法器；
所述跨阻放大器的输入端与所述光电探测器的输出端连接，用于将所述光电流信号转换为电压脉冲信号；
所述噪声减法器的同相输入端与所述跨阻放大器的输出端连接，用于将接收到的同相输入端信号值减去反相输入端减法参考值以实现对粒子计数传感器的噪声补偿；
所述减法参考值由所述粒子计数传感器的所述气路结构不工作且具有所述工作光源形成的所述光路时所述跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值获得。
优选地，所述减法参考值依据对非工作状态时所述粒子计数传感器、工作状态时所述工作光源、所述光电探测器的系统标定得到。
优选地，所述减法参考值的所述系统标定包括：
预设的暗电流标准电压值、标准光接收转化系数、标准工作光源转换电压值；
在保持非工作状态待测粒子计数传感器腔体内黑暗的情况下，获取所述跨阻放大器输出端的第一电压值；
在保持非工作状态待测粒子计数传感器的腔体内黑暗的情况下，通过标准光源向所述光电探测器施加第一预设功率的光束，并获取所述跨阻放大器输出端的第二电压值；根据所述第一电压值、所述第一预设功率与所述第二电压值获取所述光电探测器的光接收转化系数；
判断所述光接收转化系数与所述标准光接收转化系数的差值是否在第一预设范围内，若在，则停止所述标准光源向所述光电探测器施加所述光束，并在保持非工作状态待测粒子计数传感器的腔体内黑暗的情况下，启动所述粒子计数传感器的工作光源，获取所述跨阻放大器输出端的第三电压值；
获取所述第三电压值与所述第一电压值的第一差值以及获取所述标准工作光源转换电压值与所述暗电流标准电压值的第二差值；若所述第一差值与所述第二差值的差值在第二预设范围内，则所述待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第三电压值。
优选地，所述噪声减法器为减法运放电路，所述第三电压值在所述噪声减法器的补偿范围内。
优选地，若所述第一差值与所述第二差值的差值在第三预设范围内，则调整所述工作光源的工作电压至所述第一差值与所述第二差值的差值在第二预设范围内，再获取所述跨阻放大器输出端的第四电压值，所述待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第四电压值，所述第四电压值在所述噪声减法器的补偿范围内。
优选地，所述处理电路还包括：粒子信号放大器；
所述粒子信号放大器的输入端与所述噪声减法器的输出端连接，用于对进行所述噪声补偿后的信号进行放大。
为了解决上述技术问题，本申请还提供一种控制粒子计数传感器的方法，应用于上述的粒子计数传感器，该方法包括：
获取粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源形成的光路时跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值作为减法参考值；
将同相输入端信号值减去所述减法参考值实现对所述粒子计数传感器的噪声补偿。
为了解决上述技术问题，本申请还提供一种控制粒子计数传感器的装置，应用于上述的粒子计数传感器，该装置包括：
第一获取模块，用于获取粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源形成的光路时跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值作为减法参考值；
减去模块，用于将同相输入端信号值减去所述减法参考值实现对所述粒子计数传感器的噪声补偿。
为了解决上述技术问题，本申请还提供一种控制粒子计数传感器的装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的控制粒子计数传感器方法的步骤。
为了解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的控制粒子计数传感器方法的步骤。
本申请所提供的粒子计数传感器，包括：工作光源、光电探测器、跨阻放大器、噪声减法器；粒子在工作光源发出光束中激发形成散射光，光电探测器接收散射光后将散射光转化为光电流信号；跨阻放大器的输入端与光电探测器的输出端连接，将光电流信号放大转换为电压脉冲信号，噪声减法器的同相输入端与跨阻放大器的输出端连接。粒子计数传感器工作时，通过噪声减法器将同相输入端的电压脉冲信号值减去减法参考值实现对粒子计数传感器的噪声补偿，提高了粒子计数传感器的精确度。
另外，本申请还提供一种控制粒子计数传感器的方法及装置，应用于上述提到的粒子计数传感器，具有上述提到的粒子计数传感器相同的有益效果。
此外，本申请还提供一种控制粒子计数传感器的装置以及计算机可读存储介质，具有上述提到的控制粒子计数传感器的方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为粒子计数传感器的示意图；
图2为本申请提供的一种粒子计数传感器；
图3为减法参考值的系统标定的流程图；
图4为采用ADC动态采集电压值的装置；
图5为采用示波器的静态采集电压值的装置；
图6为本申请的一实施例提供的控制粒子计数传感器的装置的结构图；
图7为本申请另一实施例提供的控制粒子计数传感器的装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种粒子计数传感器及控制该传感器的方法、装置及介质，用于提高粒子计数传感器的精确度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。图1为粒子计数传感器的示意图。如图1所示，粒子计数传感器主要包括工作光源1，光陷阱2，进气件3，排气件4，光敏区5，光电探测器6，光反射镜7，处理电路8。形成光束的工作光源1、接收光束的光陷阱2以及光束传播的路径形成光路结构；进气件3、排气件4形成气路结构，用于实现带粒子流体进入和排出粒子计数传感器的腔体，带粒子流体沿进入和排出的路径形成气路；气路与光路叠加的区域形成光敏区5，光电探测器6、光发射镜7形成光接收转换装置，光电探测器6用于接收带粒子流体中粒子在光敏区5激发形成的散射光，粒子的散射光一部分被光电探测器6直接接收，一部分由光反射镜7收集输送给光电探测器6，处理电路8连接于光电探测器6输出端，包括跨阻放大器9和噪声减法器10；图2为本申请提供的一种粒子计数传感器。该粒子计数传感器包括：工作光源1、光电探测器6、跨阻放大器9、噪声减法器10；
跨阻放大器9的输入端与光电探测器6的输出端连接，用于将光电流信号转换为电压脉冲信号；需要说明的是，此处的跨阻放大器9为跨阻放大电路。
噪声减法器10作为减法运放电路，具有同相输入端和反相输入端，噪声减法器10的同相输入端与跨阻放大器9的输出端连接，用于将接收到的同相输入端信号值减去噪声减法器10的反相输入端信号值，即减法参考值，以实现对粒子计数传感器的噪声补偿；其中，减法参考值的值由粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源1形成的光路时跨阻放大器9输出端的电压脉冲信号值获得。
启动粒子计数传感器工作光源1向光电探测器6的接收面施加一定光功率的光束。光电探测器6用来接收带粒子流体中粒子在光敏区5激发形成的散射光，在实施中，光电探测器6可以为光电二极管或光电倍增管等，此处不作限定，主要用于接收光信号并转化为可测量的电信号即可。
通过光电探测器6，如光电二极管后，将光信号转化为光电流信号，此时由于光电流信号值小，难以通过该信号有效识别粒子粒径信息，因此需要通过放大电路将光电流信号值进行放大。对于放大电路的元器件不作限定，只要能将信号值放大即可。在本申请中，首先通过跨阻放大器9将光电流信号值进行转换放大为电压脉冲信号，将跨阻放大器9的输入端与光电探测器6的输出端连接，用来将光电流信号转换为电压脉冲信号并将电信号进行初步放大。具体的，光电二极管的PIN的光敏面受探测光照射时，由于p-n结处于反向偏置，光生载流子在电场的作用下产生漂移，产生光电流；光电流通过跨阻放大器9放大转换输出电压脉冲信号，这样就实现了光信号转换成电信号进而将电信号初步放大的功能。
然而，受激光光源形成的光路中的杂散光以及光路所在的腔体影响，粒子计数传感器中存在杂散光形成粒子计数传感器的底噪，跨阻放大器9是对光电探测器6输出端信号的转化放大，在将光电流信号进行放大的同时也放大了底噪，进一步的，虽然跨阻放大器9实现了对粒子信号的放大，但是放大的倍数不足以实现粒子信号的精确采集并获取粒径参数，因此在跨阻放大器9后还要对粒子信号进一步放大，为了避免采集粒子信号获取粒径参数时进一步放大底噪使得粒径分辨准确度受影响，同时降低后续放大电路满偏的风险，因此采用噪声减法器10来尽可能地减小噪声的影响。在跨阻放大器9的输出端与噪声减法器10的同相输入端连接，噪声减法器10将接收到的同相输入端信号值减去反相输入端信号值实现对粒子计数传感器的噪声补偿，反相输入端信号值为依据粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源1形成的光路时跨阻放大器9输出端的电压脉冲信号值获得的减法参考值。
本实施例所提供的粒子计数传感器，包括：工作光源、光电探测器、跨阻放大器、噪声减法器；粒子在工作光源发出光束中激发形成散射光，光电探测器接收散射光后将散射光转化为光电流信号；跨阻放大器的输入端与光电探测器的输出端连接，将光电流信号放大转换为电压脉冲信号，噪声减法器的同相输入端与跨阻放大器的输出端连接。粒子计数传感器工作时，通过噪声减法器将同相输入端接收的电压脉冲信号值减去反相输入端获取的减法参考值实现对粒子计数传感器的噪声补偿，提高了粒子计数传感器的精确度。
在上述实施例中，减法参考值由粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源形成的光路时跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值获得的。在实施中，减法参考值依据对非工作状态时粒子计数传感器、工作状态时工作光源、光电探测器的系统标定得到。非工作状态时粒子计数传感器是指气路结构不工作，没有带粒子流体进入和排出粒子计数器传感器的腔体；这里的流体可以是气体、液体等，不做特异性限制。
工作光源杂散光是形成粒子计数传感器底噪的主要因素，其次是非工作状态时粒子计数传感器中存在暗电流的影响，因此，为了补偿噪声对粒子计数传感器精确度的影响，可以对非工作状态时粒子计数传感器、工作状态时工作光源、光电探测器的系统标定得到噪声的减法参考值，进而通过噪声减法器将同相输入端中电压脉冲信号值减去反相输入端中减法参考值实现对粒子计数传感器的噪声补偿。
本实施例所提供的减法参考值是依据对非工作状态时粒子计数传感器、工作状态时工作光源、光电探测器的系统标定得到。由于工作光源是形成粒子计数传感器底噪的主要因素，其次是非工作状态时粒子计数传感器中存在暗电流的影响。因此，通过对产生粒子计数传感器的底噪系统的标定得到减法参考值，并将减法参考值减去，进而实现了对粒子计数传感器的噪声补偿。
在上述实施例中，减法参考值是依据对非工作状态时粒子计数传感器、工作状态时工作光源、光电探测器的系统标定得到。图3为减法参考值的系统标定的流程图。如图3所示，在实施中，减法参考值的系统标定包括：
S10：预设的暗电流标准电压值、标准光接收转化系数、标准工作光源转换电压值。
预设的暗电流标准电压值、标准光接收转化系数、标准工作光源转换电压值可通过同型号的标准粒子计数传感器获取，获取标准粒子计数传感器的暗电流电压值、光接收转化系数、工作光源转换电压值分别作为暗电流标准电压值、标准光接收转化系数、标准工作光源转换电压值。
假设获取的标准粒子计数传感器的参数分别为暗电流标准电压值Va’、标准光接收转化系数x’、标准工作光源转换电压值Vc’。本实施例中标准工作光源转换电压值Vc’优选为300mV以下。
S11：在保持非工作状态待测粒子计数传感器腔体内黑暗的情况下，获取跨阻放大器输出端的第一电压值。
关闭工作光源、关闭标准光源，保持非工作状态待测粒子计数传感器腔体内暗黑，由跨阻放大器输出端获取传感器腔体内-光电探测器-跨阻放大器路径中包含暗电流Ia转换获取的第一电压Va；第一电压值可以使用ADC采集、示波器或六位半的万用表测量得到，此处不作限定。这里第一电压值为待测粒子计数传感器的暗电流电压值。
S12：在保持非工作状态待测粒子计数传感器的腔体内黑暗的情况下，通过标准光源向光电探测器施加第一预设功率的光束，并获取跨阻放大器输出端的第二电压值；根据第一电压值、第一预设功率与第二电压值获取光电探测器的光接收转化系数。
在保持非工作状态待测粒子计数传感器的腔体内黑暗的情况下，通过标准光源M向光电探测器的接受面施加光功率m的光束，由跨阻放大器的输出端获取传感器腔体内-光电探测器-跨阻放大器路径中包含标定电流Ib、暗电流Ia转换获取的第二电压值Vb，同样地，第二电压值可以使用ADC采集、示波器或六位半的万用表测量得到。对于标准光源，可能会存在发出的光的光强不均匀，因此常在标准光源与光接收转化装置之间设置有匀光片，使得光强分布均匀。标准光源M通过匀光片入射至光接收转化装置的接收面。此外，标准光源可以是内置于粒子计数传感器传感器，也可以是由外部施加的。
在上述步骤中获得了第一电压值Va以及第二电压值Vb，由Va+mx＝Vb获取光电探测器的光接收转化系数x。
S13：判断光接收转化系数与标准光接收转化系数的差值是否在第一预设范围内，若在，则停止标准光源向光电探测器施加光束，并在保持非工作状态待测粒子计数传感器的腔体内黑暗的情况下，启动粒子计数传感器的工作光源，获取跨阻放大器输出端的第三电压值。
若光接收转化系数与标准光接收转化系数的差值在第一预设范围内，停止标准光源向待测粒子计数传感器的光电探测器施加光束，启动传感器工作光源N向光电探测器的接收面施加光功率n的光束。由跨阻放大器输出端获取传感器腔体内-光电探测器-跨阻放大器路径中包含工作电流Ic、暗电流Ia转换获取的第三电压Vc。第三电压值也可以使用ADC采集、示波器或六位半的万用表测量得到。这里的第三电压值为待测粒子计数传感器的工作光源转换电压值。作为最优选的，光接收转化系数与标准光接收转化系数的差值为0。
S14：获取第三电压值与第一电压值的第一差值以及获取标准工作光源转换电压值与暗电流标准电压值的第二差值；若第一差值与第二差值的差值在第二预设范围内，则待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第三电压值。
在步骤S11中获取了第一电压值Va，步骤S13中获取了第三电压值Vc，将Vc-Va与Vc’-Va’进行比对，若第一差值与第二差值的差值在第二预设范围内，则待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第三电压值。作为最优选的，第一差值与第二差值的差值为0；优选地，噪声减法器为减法运放电路，第三电压值在噪声减法器的补偿范围内。
需要说明的是，该减法运放电路包括同相输入端和反相输入端，同相输入端接收跨阻放大器输出端信号，反相输入端接收到减法参考值的电压脉冲信号，对于跨阻放大器输出端的电压值的获取可以通过电压采集装置获取，常用的是采用ADC采集、示波器或六位半的万用表测量得到。电压采集装置与跨阻放大器的输出端连接，用于采集跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值。
对于电压采集装置的具体元器件不作限定，只要能将跨阻放大器输出端的电压值采集即可。在实施中，可以采用万用表或者ADC采集电压值。可以是动态采集也可以是静态采集，示例性的，在使用静态采集时，电压采集装置诸如六位半的精密万用表、示波器或ADC采集连接于跨阻放大器输出端静态采集，对于经上述过程采集到的减法参考值由输入性设置装置写入处理器如CPU、MPU的噪声值存储器中；噪声值存储器可以为寄存器，工作时处理器依据存储的减法参考值向DAC发出指令，DAC根据减法参考值生成相应的减法参考值电压脉冲信号输入噪声减法器的反相输入端。
图4为采用ADC动态采集电压值的装置。如图4所示，ADC采集11的输入端与跨阻放大器9的输出端连接，在粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源形成的光路时通过ADC采集11的输出端将采集到的上述减法参考值输入噪声值存储器12，粒子计数传感器工作时，ADC采集11不再工作，处理器13根据噪声值存储器12存储的减法参考值向DAC14发出指令，DAC14根据减法参考值生成相应的减法参考值电压脉冲信号输入噪声减法器10的反相输入端。图5为采用示波器的静态采集电压值的装置。如图5所示，示波器16的输入端与跨阻放大器9的输出端连接，采集跨阻放大器9输出端的电压脉冲信号值并获取电压幅值，并依据上述方法步骤获取减法参考值，依据示波器16获取的减法参考值，输入性设置装置15向噪声值存储器12输入减法参考值，粒子计数传感器工作时，处理器13根据噪声值存储器12存储的减法参考值向DAC14发出指令，DAC14根据减法参考值生成相应的减法参考值电压脉冲信号输入噪声减法器10的反相输入端。
本实施例所提供的对非工作状态时粒子计数传感器、工作状态时工作光源、光电探测器的系统标定实现了对暗电流噪声与光源底噪的量化测量，给予噪声减法器的补偿依据，提高了粒子计数传感器的精确度。
在上述实施例中，若第一差值与第二差值的差值在第二预设范围内，则待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第三电压值。但是，在实施中，也可能会出现第一差值与第二差值的差值在第二预设范围的附近，如第一差值与第二差值的差值在第三预设范围内，则调整工作光源的工作电压至第一差值与第二差值的差值在第二预设范围内，再获取跨阻放大器输出端的第四电压值，待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第四电压值，第四电压值在噪声减法器的补偿范围内。
启动传感器工作光源N向光电探测器的接收面施加光功率n的光束，由于第一电压值Va与第三电压值Vc满足Va+nx＝Vc，因此当第一差值与第二差值的差值在第三预设范围内，其中，第三预设范围大于第二预设范围时，调整工作光源的工作电压进而调节工作光源的功率使得Vc-Va在Vc’-Va’误差在第二预设范围内。需要说明的是，由于nx是光电探测器接收到的工作光源的杂散光后经跨阻放大器转换的脉冲电压值，其光功率n与工作光源的功率呈正向关系，因此通过调节工作光源的工作电压进而调整工作光源的功率可以实现光功率n的调节。
需要说明的是，上文中提到的第一预设范围、第二预设范围、第三预设范围依据对粒子计数传感器的精度需求不同进行预先设定。
本实施例所提供的当第一差值与第二差值的差值在第三预设范围内，则调整工作光源的工作电压至第一差值与第二差值的差值在第二预设范围内，再获取跨阻放大器输出端的第四电压值，待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第四电压值，实现了当第一差值与第二差值超出第二预设范围时，通过调整工作光源仍能实现对粒子计数传感器的噪声补偿。
在上述实施例的基础上，噪声减法器将减法参考值减去，进而输出粒子散射光经跨阻放大器放大后的信号值。由于该信号值比较小，难以通过该信号有效识别粒子粒径信息，因此，在实施中，处理电路8还包括：粒子信号放大器；
如图4、图5所示，粒子信号放大器17的输入端与噪声减法器10的输出端连接，用于对进行噪声补偿后的信号进行放大。
本实施例所提供的粒子信号放大器为信号放大电路，将经过噪声减法器的信号进一步地放大，使得能够有效识别粒子粒径的信息，提高粒子计数传感器的精确度。
本申请中，减法参考值依据从被采集到输入给噪声减法器，可依据需求为减法参考值的数值或者减法参考值对应的电压脉冲信号，例如，ADC和示波器采集到的跨阻放大器输出端的减法参考值为数值并对应存储于噪声值存储器，噪声减法器的输入端接收到的减法参考值均指减法参考值的电压脉冲信号。
进一步的，第一电压值优选为30mV以下。
在上述实施例的基础上，本实施例还提供一种控制粒子计数传感器的方法，该方法包括：
获取粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源形成的光路时跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值作为减法参考值；
将同相输入端信号值减去减法参考值实现对粒子计数传感器的噪声补偿。
由于该控制粒子计数传感器的方法应用于上述实施例中的粒子计数传感器，在上述实施例中已经对粒子计数传感器作了详细描述，因此，在此处不再赘述。具有与上述实施例中的粒子计数传感器相同的有益效果。
在上述实施例中，对于控制粒子计数传感器的方法进行了描述，本申请还提供控制粒子计数传感器的装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。
图6为本申请的一实施例提供的控制粒子计数传感器的装置的结构图。本实施例基于功能模块的角度，包括：
获取模块18，用于获取粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源形成的光路时跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值作为减法参考值；
减去模块19，用于将同相输入端信号值减去减法参考值实现对粒子计数传感器的噪声补偿。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。应用于上述提到的粒子计数传感器，具有上述提到的粒子计数传感器相同的有益效果。
图7为本申请另一实施例提供的控制粒子计数传感器的装置的结构图。本实施例基于硬件角度，如图7所示，控制粒子计数传感器的装置包括：
存储器20，用于存储计算机程序；
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的控制粒子计数传感器方法的步骤。
本实施例提供的控制粒子计数传感器的装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的控制粒子计数传感器的方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于上述所提到的控制粒子计数传感器的方法所涉及到的数据等。
在一些实施例中，控制粒子计数传感器的装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构并不构成对控制粒子计数传感器的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本申请实施例提供的控制粒子计数传感器的装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：控制粒子计数传感器的方法，效果同上。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请提供的计算机可读存储介质包括上述提到的控制粒子计数传感器的方法，效果同上。
以上对本申请所提供的一种粒子计数传感器及控制该传感器的方法、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种粒子计数传感器，包括：光路结构，所述光路结构包括形成光束的工作光源、以及接收光束的光陷阱，光束沿传播的路径形成光路；气路结构，所述气路结构包括进气件、排气件，用于实现带粒子流体进入和排出粒子计数传感器的腔体，所述带粒子流体沿进入和排出的路径形成气路；所述气路与所述光路叠加的区域形成光敏区；光接收转化装置，所述光接收转换装置包括光电探测器，所述光电探测器用于接收所述带粒子流体中粒子在所述光敏区激发形成的散射光；
其特征在于，还包括：
处理电路，所述处理电路包括跨阻放大器、噪声减法器；
所述跨阻放大器的输入端与所述光电探测器的输出端连接，用于将所述光电流信号转换为电压脉冲信号；
所述噪声减法器的同相输入端与所述跨阻放大器的输出端连接，用于将接收到的同相输入端信号值减去反相输入端的减法参考值以实现对粒子计数传感器的噪声补偿；
所述减法参考值由所述粒子计数传感器的所述气路结构不工作且具有所述工作光源形成的所述光路时所述跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值获得。
2.根据权利要求1所述的粒子计数传感器，其特征在于，所述减法参考值依据对非工作状态时所述粒子计数传感器、工作状态时所述工作光源、所述光电探测器的系统标定得到。
3.根据权利要求2所述的粒子计数传感器，其特征在于，所述减法参考值的所述系统标定包括：
预设的暗电流标准电压值、标准光接收转化系数、标准工作光源转换电压值；
在保持非工作状态待测粒子计数传感器腔体内黑暗的情况下，获取所述跨阻放大器输出端的第一电压值；
在保持非工作状态待测粒子计数传感器的腔体内黑暗的情况下，通过标准光源向所述光电探测器施加第一预设功率的光束，并获取所述跨阻放大器输出端的第二电压值；根据所述第一电压值、所述第一预设功率与所述第二电压值获取所述光电探测器的光接收转化系数；
判断所述光接收转化系数与所述标准光接收转化系数的差值是否在第一预设范围内，若在，则停止所述标准光源向所述光电探测器施加所述光束，并在保持非工作状态待测粒子计数传感器的腔体内黑暗的情况下，启动所述粒子计数传感器的工作光源，获取所述跨阻放大器输出端的第三电压值；
获取所述第三电压值与所述第一电压值的第一差值以及获取所述标准工作光源转换电压值与所述暗电流标准电压值的第二差值；若所述第一差值与所述第二差值的差值在第二预设范围内，则所述待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第三电压值。
4.根据权利要求3所述的粒子计数传感器，其特征在于，所述噪声减法器为减法运放电路，所述第三电压值在所述噪声减法器的补偿范围内。
5.根据权利要求3所述的粒子计数传感器，其特征在于，若所述第一差值与所述第二差值的差值在第三预设范围内，则调整所述工作光源的工作电压至所述第一差值与所述第二差值的差值在第二预设范围内，再获取所述跨阻放大器输出端的第四电压值，所述待测粒子计数传感器系统标定的减法参考值为第四电压值，所述第四电压值在所述噪声减法器的补偿范围内。
6.根据权利要求1所述的粒子计数传感器，其特征在于，所述处理电路还包括：粒子信号放大器；
所述粒子信号放大器的输入端与所述噪声减法器的输出端连接，用于对进行所述噪声补偿后的信号进行放大。
7.一种控制粒子计数传感器的方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任意一项所述的粒子计数传感器，该方法包括：
获取粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源形成的光路时跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值作为减法参考值；
将同相输入端信号值减去所述减法参考值实现对所述粒子计数传感器的噪声补偿。
8.一种控制粒子计数传感器的装置，其特征在于，应用于权利要求1至6任意一项所述的粒子计数传感器，该装置包括：
第一获取模块，用于获取粒子计数传感器的气路结构不工作且具有工作光源形成的光路时跨阻放大器输出端的电压脉冲信号值作为减法参考值；
减去模块，用于将同相输入端信号值减去所述减法参考值实现对所述粒子计数传感器的噪声补偿。
9.一种控制粒子计数传感器的装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求7所述的控制粒子计数传感器方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述的控制粒子计数传感器方法的步骤。
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