基于光散射的塵埃粒子計數(shù)器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、塵埃粒子計數(shù)器是專門用來測量潔凈環(huán)境空氣中塵埃粒子的數(shù)量和大小，為空氣潔凈度的評價提供依據(jù)。塵埃粒子計數(shù)器作為一種有效的空氣潔凈度監(jiān)測設(shè)備，它在潔凈檢測技術(shù)的應(yīng)用中有著非常重要的地位。為提高塵埃粒子計數(shù)器的性能而對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，有著重大的意義。
　　 在分析比較常用的幾種粒子測量技術(shù)后，結(jié)合對塵埃粒子計數(shù)器的研究，本課題提出了新的設(shè)計方案--FPGA+雙MCU控制模式，對塵埃粒子計數(shù)器的硬件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使整個系統(tǒng)具有測量準(zhǔn)確

2、、電路結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾性能強(qiáng)、體積小等特點。
　　 本課題在Mie散射理論基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用相關(guān)算法，基于Matlab編制程序，對Mie散射的特點進(jìn)行分析；利用MiePlot軟件對球形粒子的光散射效應(yīng)進(jìn)行彩色模擬，分析了粒徑、折射率和入射光波長對散射光強(qiáng)度分布的影響，闡述了微粒子測量的理論基礎(chǔ)；分別計算了近前向和直角方向兩種散射光收集形式的光通量，即課題設(shè)計塵埃粒子計數(shù)器的理論依據(jù)。課題還通過Matlab編程計算，對直角方向散射光

3、收集系統(tǒng)的光通量進(jìn)行數(shù)值模擬，得出當(dāng)偏振光入射時，探測器中心與偏振方向兩者的夾角與光通量極值的關(guān)系，為光學(xué)傳感器設(shè)計提供依據(jù)。
　　 本課題完成了塵埃粒子計數(shù)器的硬件設(shè)計。主要包括信號調(diào)理電路、FPGA計數(shù)電路、雙MCU控制模塊、存儲器模塊、串口通訊電路、顯示與鍵盤輸入模塊以及電源電路。
　　 課題還完成了塵埃粒子計數(shù)器系統(tǒng)軟件設(shè)計，包括基于VHDL的多通道脈沖計數(shù)器設(shè)計以及雙MCU控制部分的軟件設(shè)計，在軟件設(shè)計中增加了