專利名稱：可變光程煙塵濃度測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
可變光程煙塵濃度測(cè)定儀(以下簡(jiǎn)稱測(cè)定儀)主要用于固定污染源排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，完成對(duì)排放尾氣中固態(tài)顆粒物濃度即煙塵濃度的連續(xù)監(jiān)測(cè)。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的煙塵濃度連續(xù)測(cè)定儀大多采用激光對(duì)穿法，其測(cè)量原理基于Lamber-Bell，即郎伯-比爾定理即當(dāng)一束單色光(如激光)穿過(guò)含有顆粒物的流動(dòng)介質(zhì)時(shí)，由于顆粒物的吸收、散射及反射作用，其光強(qiáng)會(huì)衰減，光強(qiáng)的衰減程度滿足下列公式I＝I0*e-KCL(1)式中I0為入射光強(qiáng)，I為出射光強(qiáng)，C為介質(zhì)中顆粒物的質(zhì)量濃度，K為與顆粒物物理特性相關(guān)的標(biāo)定系數(shù)，L為光線穿過(guò)介質(zhì)的實(shí)際光程。
傳統(tǒng)測(cè)定儀一經(jīng)安裝完畢，其測(cè)量光程為一固定值。
實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)測(cè)量出射光強(qiáng)I，引入入射光強(qiáng)I0，標(biāo)定系數(shù)K及光束經(jīng)過(guò)的實(shí)際光程L通過(guò)式(1)即可求出對(duì)應(yīng)的煙塵深度C。傳統(tǒng)測(cè)塵儀的使用中，造成入射光強(qiáng)衰減的因素主要有2個(gè)，其一是介質(zhì)中顆粒物的吸收、散射與反射；其二是長(zhǎng)期使用中顆粒物對(duì)光學(xué)鏡面的污染。
后者是引起測(cè)定儀漂移的主要原因，而這種漂移會(huì)隨著使用時(shí)間不斷地增加，造成測(cè)量結(jié)果的嚴(yán)重偏差。
為了改善這種現(xiàn)象，傳統(tǒng)測(cè)塵系統(tǒng)中大都引入反吹風(fēng)機(jī)，強(qiáng)制反吹與介質(zhì)接觸的光學(xué)鏡面，防止顆粒物在光學(xué)鏡面的堆積，反吹系統(tǒng)的引入，僅起到了延緩污染的進(jìn)程，但無(wú)法從根本上解決顆粒物對(duì)鏡面的污染。
為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，目前最普遍的做法是定期對(duì)光學(xué)鏡面進(jìn)行人工清理，而現(xiàn)存的大多數(shù)測(cè)定儀均無(wú)法完成在線維護(hù)光學(xué)鏡面，均需將測(cè)定儀拆下，維護(hù)清理后，再次通過(guò)光能對(duì)準(zhǔn)及系統(tǒng)調(diào)試，無(wú)形中，增加了再次安裝引起的系統(tǒng)的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種可變光程煙塵濃度測(cè)定儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的由于煙塵的顆粒物對(duì)其光學(xué)鏡面的污染而引起測(cè)定儀漂移，這種漂移會(huì)隨著使用時(shí)間不斷地增加，從而造成測(cè)量結(jié)果的嚴(yán)重偏差的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一個(gè)單色光源，用于發(fā)出單色光束；一個(gè)光敏探測(cè)器，安裝在所述單色光源的對(duì)面，兩者之間為被側(cè)的煙氣通道，用于感應(yīng)接收所述到的單色光源發(fā)射的單色光強(qiáng)度；一個(gè)信號(hào)處理板，用于采集和處理所述的光敏探測(cè)器的輸出信號(hào)；一個(gè)位固定窗口，設(shè)在所述的光敏探測(cè)器的口部，防止煙氣對(duì)儀器內(nèi)部部件的污染；其特征在于還包括一個(gè)移動(dòng)窗口，該移動(dòng)窗口設(shè)置在所述的單色光源的前面，用于防止煙氣對(duì)儀器內(nèi)部部件污染的同時(shí)，還可沿著光線方向往復(fù)移動(dòng)，起到改變儀器測(cè)量光程的作用；以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以電力或壓縮空氣為動(dòng)力，用于推動(dòng)移動(dòng)窗口沿光線方向往復(fù)移動(dòng)。
所述的單色光源包括激光源。
所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒條、齒輪和步進(jìn)馬達(dá)，齒條連接在所述的移動(dòng)窗口上，馬達(dá)與固定體連接，其軸連接齒輪，齒輪與齒條相嚙合。
所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為氣缸，所述的移動(dòng)窗口滑動(dòng)置于該氣缸內(nèi)，氣缸的兩端與氣路連接。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路從根本上解決了光學(xué)鏡面的污染對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
本發(fā)明的核心是將傳統(tǒng)測(cè)塵儀的防護(hù)窗口設(shè)計(jì)成可往復(fù)移動(dòng)的形式，通過(guò)內(nèi)部的移動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)該防護(hù)窗口的往復(fù)移動(dòng)，從而達(dá)到改變測(cè)定儀工作時(shí)的測(cè)量光程，將光程改變前的測(cè)量值與改變后的測(cè)量值通過(guò)理論計(jì)算，達(dá)到有效去除鏡面污染帶來(lái)的影響。


圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型包括一個(gè)激光源(單色光源)1，垂直安裝在煙道7的一側(cè)壁上，用于發(fā)出單色光束；一個(gè)移動(dòng)窗口2，設(shè)在激光源1的前面，用于防止煙氣對(duì)儀器內(nèi)部部件污染，同時(shí)可左右移動(dòng)，起到改變儀器測(cè)量光程的作用；一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3，以電力或壓縮空氣為動(dòng)力，用于推動(dòng)移動(dòng)窗口2左右移動(dòng)；一個(gè)信號(hào)處理板4，用于采集與處理光敏探測(cè)器6的輸出信號(hào)；一個(gè)光敏探測(cè)器6，安裝在激光源1的對(duì)面煙道壁上，用于感應(yīng)接收到的單色光強(qiáng)度；一個(gè)固定窗口5，設(shè)在光敏探測(cè)器6的前面，防止煙氣對(duì)儀器內(nèi)部部件的污染。
對(duì)于一個(gè)實(shí)際運(yùn)行中的測(cè)塵儀來(lái)講，按Lamber-bell定理可知某一時(shí)刻t的出射光強(qiáng)It與入射光強(qiáng)I0(t)滿足下列公式I(t)=I0(t)·Kw(t)·e-KC(t)L---(2)]]>式中Kw(t)t時(shí)刻光學(xué)鏡面的污染程度；C(t)t時(shí)刻煙塵的質(zhì)量濃度；假設(shè)測(cè)塵儀在某一時(shí)刻t開(kāi)始改變光程，且改變光程所用的時(shí)間為Δt，光程的改變量為ΔL。
按式(2)可知I(t)＝I0(t)Kw(t)×e-KC(t)L(3)變化光程后ΔL時(shí)I(t+Δt)=I0(t+Δt)×Kw(t+Δt)×e-K×C(t+Δt)×(L+ΔL)---(4)]]>由于測(cè)塵儀變換光程所需的時(shí)間較短(通常Δt小于5秒鐘)，在實(shí)際應(yīng)用中，可假設(shè)下列條件成立I0(t)＝I0(t+Δt)(5)Kw(t)＝Kw(t+Δt)(6)C(t)＝C(t+Δt)(7)由上述公式可得出
I(t)I(t+Δt)=e-KL(t)---(8)]]>由式(8)可以求出顆粒物濃度C即C=1gI(t)I(t+Δt)÷(K×ΔL)---(9)]]>從式(9)可以看出，顆粒物的濃度C僅與變換量程前后的出射光強(qiáng)I(t)，I(t+Δt)和光程的變換量ΔL有關(guān)，與鏡面的污染程度Kw(t)無(wú)關(guān)。
由式(3)和(9)還可以求出鏡面的污染程度Kw(t)＝I(t)÷(I0(t)×e-KCL)(10)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3一個(gè)以電力驅(qū)動(dòng)的實(shí)施例為由齒條、齒輪和步進(jìn)馬達(dá)組成，齒條連接在所述的移動(dòng)窗口2上，馬達(dá)與固定體連接，其軸連接齒輪，齒輪與齒條相嚙合。馬達(dá)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條和移動(dòng)窗口2一起沿直線移動(dòng)(未圖示)。齒輪也可馬達(dá)也可由手輪代替，。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3一個(gè)以氣動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的實(shí)施例為所述的移動(dòng)窗口2滑動(dòng)置于氣缸內(nèi)，氣缸的兩端與氣路連接。利用壓縮空氣推動(dòng)移動(dòng)窗口2在氣缸內(nèi)左右移動(dòng)(未圖示)。
權(quán)利要求1.一種可變光程煙塵濃度測(cè)定儀，包括一個(gè)單色光源、一個(gè)光敏探測(cè)器，一個(gè)信號(hào)處理板和一個(gè)位固定窗口，該光敏探測(cè)器安裝在所述單色光源的對(duì)面，兩者之間為被側(cè)的煙氣通道，該光敏探測(cè)器的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理板連接；位固定窗口設(shè)在所述的光敏探測(cè)器的口部，其特征在于還包括一個(gè)移動(dòng)窗口和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該移動(dòng)窗口設(shè)置在所述的單色光源的前面，可沿著光線方向往復(fù)移動(dòng)，該移動(dòng)窗口與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以電力或壓縮空氣為動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變光程煙塵濃度測(cè)定儀，其特征在于所述的單色光源包括激光源。
專利摘要一種可變光程煙塵濃度測(cè)定儀，包括單色光源，光敏探測(cè)器，移動(dòng)窗口和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，光敏探測(cè)器安裝在所述單色光源的對(duì)面，兩者之間為被側(cè)的煙氣通道，移動(dòng)窗口設(shè)置在所述的單色光源的前面，并由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沿著光線方向往復(fù)移動(dòng)，起到改變儀器測(cè)量光程的作用。本實(shí)用新型將傳統(tǒng)測(cè)塵儀的防護(hù)窗口設(shè)計(jì)成可往復(fù)移動(dòng)的形式，通過(guò)內(nèi)部的移動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)該防護(hù)窗口的往復(fù)移動(dòng)，從而達(dá)到改變測(cè)定儀工作時(shí)的測(cè)量光程，將光程改變前的測(cè)量值與改變后的測(cè)量值通過(guò)理論計(jì)算，達(dá)到有效去除鏡面污染帶來(lái)的影響。
文檔編號(hào)G01N21/47GK2903972SQ20062000765
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者田東海, 劉寶輝, 張京松, 曹慧芹 申請(qǐng)人:北京航天益來(lái)電子科技有限公司