最小二乘多元线性回归及Mie光散射便携式扬尘粒子监测系统

基于Mie光散射原理设计便携式的扬尘粒子在线监测系统，结合最小二乘多元线性回归方法对数据精度 *通讯作者。

近年来PM 2.5/10 带来的雾霾天气不断加重，城市施工带来的扬尘是重要来源，人类呼吸系统对粒径小于2.5 微米的颗粒几乎没有阻挡效果，此类微小颗粒进入人体会引起呼吸系统炎症，如何对扬尘粒子进行监测和预警是一大难题。

现有的测量方法分为两类，一类是测量单位体积内颗粒物的数量，另一类是测量颗粒物质量大小。

目前广泛采用的方法有：滤膜称重法[1]、β 射线吸收法[2]、超声波法[3]、压电晶体振荡法和光散射法[4]。

美国Sensor 公司采用压电振动法开发的SEMTECH QCM 颗粒物质量检测仪器，用于研究测试发动机中排放的颗粒物浓度；荷兰Detaki 公司用空气动力学原理开发RIPI 质量浓度检测仪， 可用于测量颗粒物直径；美国TSI 公司研发粒径测量仪器、粒子颗粒浓度测量仪器、气溶胶发生器等系列产品。

综上所述(指对前人研究进展情况综述后)，扬尘粒子颗粒监测技术及监测设计，目前，其低成本、精准监测研究仍处于起步阶段；如化学方法等虽较准确，但成本高、实时性差、监测实施极易受环境条件限制。

因此，研究设计出高性价比、容操作实施的便携式扬尘颗粒监测仪器设备系统，是目前监测执法及应用急需。本设计基于Mie 光散射检测的扬尘粒子检测系统能够通过灵敏度较低的实验数据，通过采用最小二乘等方法对数据进行修正，使得PM 2.5/10 扬尘粒子测量值更加准确，为监测及评价提供更高的标准。

2. 设计方案 该项目设计出一种能够全方位，全时段，实时显示预警扬尘粒子浓度的便携式监测装置，使得传感器采集的数据经过单片机处理数字化显示[5]。

该系统通过PM 2.5/10 扬尘粒子传感器对环境污染物颗粒进行监测，通过A/D 电路模块转换后输出数字信号，采用串口通信实现传感器与单片机之间的数据传输，融合湿度温度传感器，对监测值进行湿温度补偿，将监测数值实施显示在LCD1602 液晶上，通过按键切换显示湿温度值和PM 2.5/10 粒子浓度值[6]，也可加入蜂鸣器使得系统监测数值超出设定上限，环境污染大，则蜂鸣器实现报警功能。

3. 工作原理 3.1. 基本原理简介 3.1.1. SDS011 激光传感器原理 本系统主要由信号采集、信号处理、终端处理、数据显示四部分组成。

其中Mie 散射原理简介如下： 当N 个颗粒物构成颗粒群通过光敏区时， 与红外发光二极管发出一定强度的光相遇后而发生光散射。