一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工地揚塵檢測裝置領域，尤其涉及一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置。
【背景技術】
[0002]目前，顆粒物已經成為我國城市大氣污染的首要污染物，其中，來源于工地揚塵的顆粒物在大氣顆粒物總量中所占的比重正在逐年增加，已經成為造成城市大氣污染的主要因素之一。近年來，我國尤其是中西部地區正處于城市基礎設施建設的高峰時期，建筑、拆迀、道路施工及堆料、運輸遺灑等施工過程產生的工地揚塵不斷增多，其中，管理措施不夠完善，導致粗放式施工的出現，是工地揚塵污染不斷惡劣的重要原因，因此，開展工地揚塵監測對督促施工方采取防塵、降塵措施具有極為重要的意義，對改善工地周邊環境、提高大氣質量具有推動作用。
[0003]目前，對于工地揚塵的檢測主要采用取樣法和非取樣法兩種方式，取樣法主要包括稱重法、β射線吸收法、壓電晶體震蕩法等，具有較高的檢測精度，然而，由于需要事先采集工地揚塵的樣本，限制了檢測速度，并且，檢測設備的操作要求較高、使用環境要求苛刻，不能滿足現場檢測的需要；非取樣法主要根據激光散射原理測量工地揚塵顆粒的濃度，雖然具有較快的檢測速度，并滿足現場檢測的需要，但是散射法只能夠獲取顆粒的濃度信息，即空間內顆粒的數量，單一的檢測參數已經不能滿足顆粒物檢測要求不斷增加的需要。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置，本發明實現了工地揚塵檢測裝置的結構簡單化、檢測快速化、以及檢測多參數化，詳見下文描述:
[0005]一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置，包括:計算機，所述工地揚塵檢測裝置還包括:光源、針孔、濾光片、以及陣列式檢測器，
[0006]所述光源用于產生滿足單色性、光強條件的照明光束；所述針孔限制照明光束的空間傳播范圍，形成點光源；所述濾光片用于限制允許通過的照明光束的波長范圍，抑制環境光干擾；
[0007]部分照明光束被揚塵顆粒散射，形成散射光波，散射光波的振幅和相位變化反映揚塵顆粒空間分布和粒度分布信息，稱為物光波；部分照明光束沒有被散射，稱為參考光波；所述物光波和所述參考光波相干涉在所述陣列式檢測器處形成干涉條紋；
[0008]所述陣列式檢測器檢測干涉條紋的光強信號，記錄全息圖數據；
[0009]所述計算機根據所述全息圖數據，利用計算機模擬光學衍射過程，構造出揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像；
[0010]根據揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像的特點，通過特征識別的方法標記出揚塵顆粒，提取出揚塵顆粒空間濃度信息和粒度分布信息，實現對工地揚塵的檢測。
[0011]其中，所述光源具體為:單色可見光發光二極管或可見光激光器。
[0012]所述濾光片為帶通濾光片。
[0013]所述陣列式檢測器具體為:互補金屬氧化物半導體檢測器或電荷耦合元件檢測器。
[0014]本發明提供的技術方案的有益效果是:本發明針對工地揚塵的快速和多參數檢測的要求，引入了數字全息術的新方法，通過結構簡單的檢測裝置記錄全息圖，并利用計算機模擬光學衍射過程，解析全息圖，獲取揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像，提取揚塵顆粒濃度信息和粒度信息，實現揚塵顆粒空間濃度和粒度分布的快速檢測，滿足了實際應用中的多種需要。
【附圖說明】
[0015]圖1為一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置的結構示意圖。
[0016]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0017]1:光源；2:針孔；
[0018]3:濾光片；4:陣列式檢測器。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0020]為了解決【背景技術】中存在的缺點，本發明實施例引進新的檢測方法一一數字全息術，同時實現工地揚塵的快速檢測和多參數檢測，具體而言，根據數字全息術的基本原理，通過檢測照明光束和散射光束的干涉條紋，記錄包含揚塵顆粒的空間分布信息和粒度分布信息的全息圖，并通過計算機模擬光學衍射再現全息圖信息，獲取揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像，提取揚塵顆粒的濃度信息和粒度信息，實現工地揚塵檢測的目的，詳見下文描述:
[0021]一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置，參見圖1，包括:光源1，針孔2，濾光片3，以及陣列式檢測器4。
[0022]光源I用于產生單色性較好、光強較大的照明光束；針孔2限制照明光束的空間傳播范圍，形成點光源，使得照明光束為球面波。濾光片3限制允許通過的照明光束的波長范圍，抑制環境光干擾。陣列式檢測器4檢測光強信號，記錄全息圖數據。
[0023]其中，光源I可以使用單色可見光發光二極管LED、可見光激光器，產生單色性較好、光強較大的照明光束等。
[0024]該基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置的工作原理具體為:
[0025]照明光束向揚塵顆粒的散布區域傳播，經過揚塵顆粒的散布區域后，部分照明光束被揚塵顆粒散射，形成散射光波，仍為球面波，由于散射光波的振幅和相位變化可以反映揚塵顆粒空間分布和粒度分布信息，被稱為物光波；部分照明光束沒有被散射，稱為參考光波。物光波和參考光波相干涉會在陣列式檢測器4處形成干涉條紋，稱為全息圖。
[0026]具體實現時，濾光片3使用帶通濾光片，限制允許通過的光束的波長范圍，僅允許對應光源I波長范圍的光束通過，抑制環境光干擾。
[0027]陣列式檢測器4可以使用互補金屬氧化物半導體檢測器CMOS、電荷耦合元件檢測器CCD，檢測物光波和參考光波相干涉產生的干涉條紋的光強分布，記錄全息圖，為后續計算機(外接)模擬光學衍射解析全息圖提供數據。
[0028]根據全息圖數據，利用外接的計算機模擬光學衍射過程，可以再現全息圖所包含的信息，構造出揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像。根據揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像的特點，可以通過特征識別的方法標記出揚塵顆粒，在此基礎上，提取出揚塵顆粒空間濃度信息和粒度分布信息，實現工地揚塵的檢測。
[0029]本發明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0030]本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
[0031]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置，包括:計算機，其特征在于，所述工地揚塵檢測裝置還包括:光源、針孔、濾光片、以及陣列式檢測器， 所述光源用于產生滿足單色性、光強條件的照明光束；所述針孔限制照明光束的空間傳播范圍，形成點光源；所述濾光片用于限制允許通過的照明光束的波長范圍，抑制環境光干擾； 部分照明光束被揚塵顆粒散射，形成散射光波，散射光波的振幅和相位變化反映揚塵顆粒空間分布和粒度分布信息，稱為物光波；部分照明光束沒有被散射，稱為參考光波；所述物光波和所述參考光波相干涉在所述陣列式檢測器處形成干涉條紋； 所述陣列式檢測器檢測干涉條紋的光強信號，記錄全息圖數據； 所述計算機根據所述全息圖數據，利用計算機模擬光學衍射過程，構造出揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像； 根據揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像的特點，通過特征識別的方法標記出揚塵顆粒，提取出揚塵顆粒空間濃度信息和粒度分布信息，實現對工地揚塵的檢測。2.根據權利要求1所述的一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置，其特征在于，所述光源具體為: 單色可見光發光二極管或可見光激光器。3.根據權利要求1所述的一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置，其特征在于，所述濾光片為帶通濾光片。4.根據權利要求1所述的一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置，其特征在于，所述陣列式檢測器具體為: 互補金屬氧化物半導體檢測器或電荷耦合元件檢測器。
【專利摘要】本發明公開了一種基于數字全息術的工地揚塵檢測裝置，包括：計算機，所述工地揚塵檢測裝置還包括：光源、針孔、濾光片、以及陣列式檢測器，本發明針對工地揚塵的快速和多參數檢測的要求，引入了數字全息術的新方法，通過結構簡單的檢測裝置記錄全息圖，并利用計算機模擬光學衍射過程，解析全息圖，獲取揚塵顆粒散布區域的三維立體圖像，提取揚塵顆粒濃度信息和粒度信息，實現揚塵顆粒空間濃度和粒度分布的快速檢測，滿足了實際應用中的多種需要。
【IPC分類】G01N15/06, G01N15/02
【公開號】CN104897538
【申請號】CN201510334343
【發明人】王慧捷, 蔣宇, 李睿軒, 張乾昆, 何向東, 孫雪晴, 李奇峰
【申請人】天津大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月16日