题目：嵌入式粉尘粒度检测系统的研究

粉尘的危害日趋严重，粉尘检测在工农业发展中意义重大。利用光散射原理进行粒度分布和浓度检测的方法，具有精度高、测量范围宽及实时性好等优点，是一种具有发展前景的粉尘检测方法。本文基于光散射理论，对粉尘粒度及浓度的检测进行了理论分析与实验研究，具体内容如下：1．介绍了目前粉尘粒度浓度测量的主要方法和发展现状。重点研究了光散射法颗粒粒度测量理论及粒度反演算法，浓度测量方法。对于几种基于环靶的矩阵求解算法进行了仿真实验，研究表明改进的Projection算法具有良好的收敛性和精度。2．以光散射理论为基础，设计了一种粉尘检测系统。采用前向小角散射与直角散射相结合。由前向散射光反演得到粉尘粒度分布，再根据直角散射光信息计算出粉尘质量浓度的绝对值。该系统的优点是不需要光散射比例系数（转换系数）的标定，可进行实时测量。3．根据上述的粉尘检测原理，研究并设计了嵌入式粉尘检测系统的各模块。包括：光学结构，光电探测模块，嵌入式信号处理与显示模块，串口通信模块。光学结构采用前向傅立叶变换结构，以便大角度时精确聚焦。光电探测器模块采用自主研制的30个环形二极管阵列探测器，通过面积补偿，能够更准确的检测前向小角散射光能。4．分析了检测系统产生误差的三种来源及其对测量结果的影响，包括：对中误差，非理想聚焦误差和矩形样品池的影响。并进行了系统整机调试，并对标准粒子板及单一粒径标准粒子溶液进行了测量实验并分析其结果。实验结果标准粒子板粒度分布误差小于10%，5种不同浓度测量值与直角光散射强度成近似的线性关系，验证了该系统的可靠性。