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在采矿、粉末冶金、粮食加工、食品生产、塑料工业、燃料、农药、医药和纺织等工作中，很容易产生生产性粉尘，这些粉尘不仅危害工作人员的身体健康，同时在达到一定条件时，还可能会产生爆炸，造成直接的人员伤亡和经济损失。
传统的粉尘浓度测试方法有粉尘采样器和测尘仪等，在实际使用时，不仅测量周期长，而且过程很繁琐，不能实时反映出工作环境中的粉尘浓度变化情况。粉尘浓度传感器的研制成功解决了这一问题，其能较快地检测工业环境中实时的粉尘浓度值，为测试粉尘浓度提供了一种很便捷和直观的方式。应用于粉尘浓度传感器中测试粉尘浓度的技术方法有很多，有光散射法、光吸收法、摩擦电法等，在国内使用最成熟的方法是光散射法。
光散射法测量粉尘浓度的方法就是利用光散射原理，即空气中分布的粉尘颗粒在一定强度的光照射下，会向其周围空间散射出与其浓度成一定比例关系的散射光，通过在特定的角度采集到的散射光强度，即可推算出当时环境中的粉尘浓度值。本文完整介绍了利用光散射原理测试粉尘浓度的方法，根据Mie氏散射理论对散射光强公式进行了推导，并分析了可能影响散射光强的因素。
光散射式粉尘浓度传感器在使用中，容易产生粉尘污染，粉尘会粘附在粉尘浓度传感器内部，导致测试的粉尘浓度值偏高和粉尘浓度传感器的灵敏性降低等问题。本文为了解决此污染问题，对光散射式粉尘浓度传感器的结构进行了重新设计，加入了定时清洗的功能，保证粉尘浓度测试的准确性。粉尘浓度传感器输出的电流值在经过前置放大电路后，被放大为电压信号输出。
本文同时还设计了分站单片机系统，分站系统首先能采集前置放大电路输出的电压信号，将其经过A/D转化和数据处理后可得到实时的粉尘浓度值，其次分站系统能控制多路电磁阀，通过控制电磁阀能完成粉尘浓度传感器的内部清洗和工作环境的降尘。分站系统还配备有液晶显示模块、键盘模块、开关量采集模块和串口通讯模块等。通过液晶显示模块能显示实时粉尘浓度值以及键盘输入的数据等。通过开关量采集模块能通过分站系统外部的红外传感器检测是否有工作人员在喷头附近。通过串口通讯模块能完成分站系统和上位机的通讯，使工作人员在上位机上能检测工作环境中粉尘浓度状况，同时也能将控制信号传送至分站系统。通过这些设计的模块电路，能保证粉尘浓度传感器的数据采集、内部清洗以及工作环境降尘这些功能的顺利实现。
最后本文还对分站单片机系统进行了软件设计，包括其主程序、初始化子程序、输出控制软件设计等。通过软件设计和硬件设计的配合，能使单片机调用各硬件模块，使粉尘浓度值的测试和转化、粉尘浓度传感器的内部清洗和工作环境的降尘等步骤的顺利实现。
本文通过对粉尘浓度传感器的改进设计降低了粉尘浓度传感器受粉尘污染的可能性。利用对分站系统的升级和扩展，使粉尘浓度采集、内部清洗和工作环境降尘三部分核心功能都能被顺利完成，同时保证了分站系统能同时采集8路粉尘浓度传感器，并控制4路电磁阀。对于粉尘浓度传感器的改进设计和实际应用有一定的借鉴意义。