基于硬件加速的矿井煤尘浓度高速在线检测系统

来源：煤矿安全杂志2023年第11期北京时间：

作者：张俸源, 张叶民, 姚贵彬

摘要：利用Xilinx公司的ZYNQ-7010芯片设计了一种基于Mie散射理论方程的煤尘浓度高速在线检测装置。首先采用二分查找法，推导出了颗粒散射光强与粒径对应关系表，接着采用软硬件协同运作的方法，在ARM端建立了系统总体控制，在FPGA端硬件化移植了浓度处理算法；同时优化了具有恒流源性质的光源调制电路和光电检测电路，并设计了与主控制芯片进行通信的上位机界面；最后利用煤样筛分器选取出粒径小于50 μm的煤尘颗粒进行试验。试验结果表明：系统的测量准确率为91％，可以高速且稳定地实现浓度检测及爆炸预警。

关键词：煤尘浓度, 高速在线检测, Mie散射理论, 软硬件协同运作, FPGA硬件化移植