專利名稱：濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煙塵監(jiān)測(cè)裝置領(lǐng)域，尤其是一種能夠減小測(cè)量中水汽的影響、適用于濕煙氣在線煙塵含量測(cè)量的濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
煙塵濃度監(jiān)測(cè)技術(shù)大致可以分為稱重法、放射性同位素法、光學(xué)法等三種。稱重法即通過(guò)稱量一定采樣體積內(nèi)的粉塵質(zhì)量而計(jì)算粉塵濃度的方法。由于間斷性地從煙囪中抽取粉塵樣品，只能周期性測(cè)定，連續(xù)性差。放射性同位素法此法又分為透射法和散射法。(1) β射線透射法，這種方法應(yīng)用較廣泛。其原理是一束恒定強(qiáng)度的β射線穿過(guò)粉塵后，射線被粉塵吸收而衰減，射線強(qiáng)度的衰減量與粉塵質(zhì)量呈現(xiàn)一函數(shù)關(guān)系，對(duì)一定采樣體積的粉塵，測(cè)出β射線的衰減量，即可測(cè)出粉塵濃度。( β射線散射法，當(dāng)β射線穿過(guò)含塵氣體時(shí)，粉塵粒子就會(huì)被激發(fā)產(chǎn)生軔制輻射，放射出低能Y射線，其Y射線的強(qiáng)度與粉塵的含量成正比。用計(jì)數(shù)管把Y射線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電流或脈沖信號(hào)，再通過(guò)一系列信號(hào)處理，即可測(cè)出含塵氣體濃度。光學(xué)法光學(xué)法可分為光吸收式和光散射式。(1)光吸收式測(cè)塵法，恒定的光束通過(guò)含塵氣流時(shí)，光的強(qiáng)度由于塵粒的吸收而衰減，光強(qiáng)的變化與氣體的含塵濃度存在一函數(shù)關(guān)系。測(cè)出光強(qiáng)的衰減量，可測(cè)出煙塵濃度。光學(xué)法測(cè)塵儀有單光束與雙光束之分。單光束法的光學(xué)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，要求電源穩(wěn)定性好，價(jià)格比較便宜，不能自動(dòng)校零和自動(dòng)校正。 雙光束法可克服上述缺點(diǎn)。( 光散射式測(cè)塵法，強(qiáng)度恒定的光束穿過(guò)含塵氣流時(shí)，被粉塵阻擋而發(fā)生散射。散射光強(qiáng)度與粉塵濃度存在一函數(shù)關(guān)系，測(cè)出散射光強(qiáng)度。就可測(cè)出煙塵濃度。煙塵和工業(yè)粉塵是影響環(huán)境空氣質(zhì)量的首要污染物，為我國(guó)實(shí)施總量控制的重點(diǎn)污染物之一。對(duì)煙塵粉塵的監(jiān)測(cè)以顆粒物質(zhì)量濃度(mg/m;3)作為排放標(biāo)準(zhǔn)，目前主要有五種原理的顆粒物濃度測(cè)定儀，主要使用的是濁度儀和少量的后向散射顆粒物測(cè)定儀。濁度儀是利用光衰減技術(shù)，測(cè)量光穿過(guò)含有顆粒物氣流時(shí)光強(qiáng)度的損失，通過(guò)建立用手工采樣稱重法測(cè)定的顆粒物濃度與光強(qiáng)度損失的相關(guān)關(guān)系，將儀器的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為顆粒物的濃度。許多儀器為雙光程濁度儀并以一定的頻率調(diào)制光源防止光源強(qiáng)度的衰減而引起的錯(cuò)誤讀數(shù)。主要采用紅外或近紅外的光源，如鎢燈，氦氖激光器，半導(dǎo)體激光器等。濁度儀對(duì)樣品氣流中的液滴有響應(yīng)，不適合水汽飽和或接近飽和氣流中顆粒物的測(cè)量，最適合在顆粒物凈化裝置的出口顆粒物粒徑分布變化不大的位置上使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種減小測(cè)量中水汽的影響、適用于濕煙氣在線煙塵含量測(cè)量的濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置，其特征是由信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元和測(cè)量單元組成，其中，信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元由殼體( 、光源( 、探測(cè)器(1)、數(shù)據(jù)采集板C3)和顯示屏(4)組成，顯示屏(4)設(shè)置在殼體(5)的上表面上，光源O)、探測(cè)器(1)、數(shù)據(jù)采集板(3)位于殼體(5)內(nèi)部，在殼體(5) 的一側(cè)設(shè)置有光纖接口(6)，光源O)、探測(cè)器(1)分別與光纖接口(6)連接，光源O)、探測(cè)器(1)和顯示屏(4)分別與數(shù)據(jù)采集板C3)連接；測(cè)量單元由氣室0 和反光裝置組成，反光裝置與氣室0 連接，在氣室0 內(nèi)設(shè)置有氧化鋯探頭(32)、壓力探頭 (33)、溫度流速探頭(34)、光纖(35)、吹掃管路(36)、陶瓷過(guò)濾板(37)和走線管路(38)，陶瓷過(guò)濾板(37)將氣室分割為測(cè)量氣室和參比氣室兩部分；信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元的光源⑵和探測(cè)器⑴與測(cè)量單元的光纖(35)連接，由光源⑵發(fā)出的光線通過(guò)
光纖(3 發(fā)射，發(fā)射光經(jīng)過(guò)反光裝置返回形成雙光程，由光纖接收后再傳輸給探測(cè)器 ⑴。所述探測(cè)器(1)由光電傳感器、U-I轉(zhuǎn)換電路、反相放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路四部分組成，光電傳感器、U-I轉(zhuǎn)換電路、反相放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路順序連接。所述的反光裝置內(nèi)設(shè)置有直角反光棱鏡(39)。在直角反光棱鏡(39)的兩側(cè)設(shè)置有加熱片(31)。本實(shí)用新型的效果是(1)光纖技術(shù)，提高光能利用率，便于系統(tǒng)集成；(2)單調(diào)制光源單探測(cè)器檢測(cè)技術(shù)，消除光源光強(qiáng)波動(dòng)影響；C3)參比氣室光路技術(shù)，減小濕煙氣中水分影響。此外，本裝置光纖耦合鏡片受窗口片保護(hù)，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)由氣體反吹清潔保護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，易于維護(hù)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的電路框圖；圖3是圖1的探測(cè)器板電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型測(cè)量單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型光學(xué)結(jié)構(gòu)框圖；圖7是本實(shí)用新型光路示意圖。
具體實(shí)施方式
濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置，由信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元和測(cè)量單元組成。圖1中，濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置，由信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元和測(cè)量單元組成，其中，信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元由殼體5、光源2、探測(cè)器1、 數(shù)據(jù)采集板3和顯示屏4組成，顯示屏4設(shè)置在殼體5的上表面上，光源2、探測(cè)器1、數(shù)據(jù)采集板3位于殼體5內(nèi)部，在殼體5的一側(cè)設(shè)置有光纖接口 6，光源2、探測(cè)器1分別與光纖接口 6連接，光源2、探測(cè)器1和顯示屏4分別與數(shù)據(jù)采集板3連接(參見(jiàn)圖2)。圖3中，探測(cè)器由光電傳感器、U-I轉(zhuǎn)換電路、反相放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路四部分組成，光電傳感器、U-I轉(zhuǎn)換電路、反相放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路順序連接。其中，光電傳感器由二極管D2組成，U-I轉(zhuǎn)換電路由集成電路IC1、電阻R1、電容C3和電阻R5組成，電阻Rl和電容C3并聯(lián)連接在集成電路ICl的負(fù)極和輸出端，電阻R5與集成電路ICl的正極輸入端連接，集成電路ICl芯片的型號(hào)為0P07 ；反相放大電路由集成電路IC2、電阻R2、電阻R4和電容C4組成，電阻R2連接集成電路IC2的負(fù)極輸入端和輸出端，電阻R4連接集成電路IC2的輸出段和電容C4，電容C4另一端與集成電路IC2的正極輸入端連接，集成電路 IC2芯片的型號(hào)為0P07 ；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片組成組成。圖4中，測(cè)量單元由氣室22和反光裝置21組成，反光裝置21與氣室22連接，23 是安裝發(fā)蘭，M是固定支架。在氣室22內(nèi)設(shè)置有氧化鋯探頭32、壓力探頭33、溫度流速探頭34、光纖35、吹掃管路36、陶瓷過(guò)濾板37和走線管路38 (參見(jiàn)圖5)，陶瓷過(guò)濾板37將氣室分割為測(cè)量氣室和參比氣室兩部分；信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元的光源2和探測(cè)器1與測(cè)量單元的光纖35連接，由光源2發(fā)出的光線通過(guò)光纖35發(fā)射，發(fā)射光經(jīng)過(guò)反光裝置21返回形成雙光程，由光纖接收后再傳輸給探測(cè)器1。反光裝置21內(nèi)設(shè)置有直角反光棱鏡39。在直角反光棱鏡39的兩側(cè)設(shè)置有加熱片31 (參見(jiàn)圖5)。本實(shí)用新型的工作原理介紹設(shè)計(jì)原理基于朗伯比爾定律，利用光衰減技術(shù)，測(cè)量光穿過(guò)含有顆粒物氣流時(shí)光強(qiáng)度的損失，通過(guò)建立顆粒物濃度與光強(qiáng)度損失的相關(guān)關(guān)系， 將儀器的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為顆粒物的濃度。圖6為光學(xué)結(jié)構(gòu)框圖，圖7為光路示意圖。采用調(diào)制半導(dǎo)體激光器紅光光源，單個(gè)探測(cè)器檢測(cè)的技術(shù)，消除光源光強(qiáng)波動(dòng)和電信號(hào)干擾的影響；利用光纖傳光技術(shù)，提高光能利用率，便于系統(tǒng)集成；雙光程光路可靠性高，運(yùn)用參比氣室光路補(bǔ)償技術(shù)，減小濕煙氣中水汽干擾，提高測(cè)量精度。其中探頭部分由陶瓷板分隔成測(cè)量氣室和參比氣室兩部分，陶瓷板起過(guò)濾作用， 陶瓷板內(nèi)部氣室濾除了煙塵但不濾除水分，作為參比氣室，從而減小了濕煙氣中水汽對(duì)煙塵測(cè)量的干擾。
權(quán)利要求1.濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置，其特征是由信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元和測(cè)量單元組成，其中，信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元由殼體(5)、光源O)、探測(cè)器 (1)、數(shù)據(jù)采集板C3)和顯示屏(4)組成，顯示屏(4)設(shè)置在殼體( 的上表面上，光源O)、 探測(cè)器(1)、數(shù)據(jù)采集板⑶位于殼體(5)內(nèi)部，在殼體(5)的一側(cè)設(shè)置有光纖接口(6)，光源O)、探測(cè)器(1)分別與光纖接口(6)連接，光源O)、探測(cè)器(1)和顯示屏(4)分別與數(shù)據(jù)采集板C3)連接；測(cè)量單元由氣室0 和反光裝置組成，反光裝置與氣室 (22)連接，在氣室0 內(nèi)設(shè)置有氧化鋯探頭(32)、壓力探頭(33)、溫度流速探頭(34)、光纖(35)、吹掃管路(36)、陶瓷過(guò)濾板(37)和走線管路(38)，陶瓷過(guò)濾板(37)將氣室分割為測(cè)量氣室和參比氣室兩部分；信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元的光源( 和探測(cè)器 (1)與測(cè)量單元的光纖(3 連接，由光源( 發(fā)出的光線通過(guò)光纖(3 發(fā)射，發(fā)射光經(jīng)過(guò)反光裝置返回形成雙光程，由光纖接收后再傳輸給探測(cè)器(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置，其特征是所述探測(cè)器(1) 由光電傳感器、U-I轉(zhuǎn)換電路、反相放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路四部分組成，光電傳感器、U-I 轉(zhuǎn)換電路、反相放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路順序連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置，其特征是所述的反光裝置內(nèi)設(shè)置有直角反光棱鏡(39)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置，其特征是在直角反光棱鏡 (39)的兩側(cè)設(shè)置有加熱片(31)。
專利摘要一種減小測(cè)量中水汽的影響、適用于濕煙氣在線煙塵含量測(cè)量的濕煙氣條件下煙塵監(jiān)測(cè)光學(xué)裝置。技術(shù)方案是其特征是由信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元和測(cè)量單元組成，其中，信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元由殼體(5)、光源(2)、探測(cè)器(1)、數(shù)據(jù)采集板(3)和顯示屏(4)組成，顯示屏(4)設(shè)置在殼體(5)的上表面上，在殼體(5)的一側(cè)設(shè)置有光纖接口(6)，光源(2)、探測(cè)器(1)分別與光纖接口(6)連接；測(cè)量單元由氣室(22)和反光裝置(21)組成；信號(hào)發(fā)射接收以及數(shù)據(jù)采集處理單元的光源(2)和探測(cè)器(1)與測(cè)量單元的光纖(35)連接，由光源(2)發(fā)出的光線通過(guò)光纖(35)發(fā)射，發(fā)射光經(jīng)過(guò)反光裝置(21)返回形成雙光程，由光纖接收后再傳輸給探測(cè)器(1)。
文檔編號(hào)G02B17/08GK201993301SQ20112002942
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者張丹, 戴永柱, 高心崗 申請(qǐng)人:青島佳明測(cè)控儀器有限公司