激光与红外

作者：王雪超

单位：1.浙江工业大学 物理学院,浙江 杭州 310023；2.杭州朋谱科技有限公司,浙江 杭州 310000；3.浙江省质量科学研究院,浙江 杭州 310018；

关键词：颗粒物浓度;自适应卡尔曼滤波;Mie散射;Allan方差

针对光散射法在实时测量颗粒物浓度时噪声信号干扰微弱散射光信号的难题,本文设计并研制了一种基于自适应卡尔曼滤波算法与Mie散射原理的在线监测系统。该系统具备自动追踪浓度变化、低测量误差、低检出限以及实时监测的特点。通过MATLAB仿真优化了光源波长和探测角度,并完成了光路设计、硬件电路搭建及软件流程开发。实验标定结果表明,系统测量误差可控制在01mg/m3以内;Allan方差分析显示,检出限在227s积分时间下达到06948 μg/m3。嵌入自适应卡尔曼滤波算法后,系统可在测量后1 μs内快速响应浓度变化,并实现有效滤波,滤波后标准偏差最大降低567,显著提高了测量的稳定性。研究结果证明,该系统在颗粒物浓度实时监测中具有良好的精度和可靠性。

来源：2025年第10期

《激光与红外》期刊编辑部

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