专利名称：后向散射烟尘分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环境污染监测设备，具体是一种后向散射烟尘分析仪， 它是一种连续监测固定污染源排放烟气中的颗粒物的浓度的设备，其主要 应用于固定污染源连续排放烟气中烟尘浓度的连续实时监测。
技术背景
目前烟尘浓度检测主要包括以下两种方法
一、 透射法，其工作原理为用单一波长的激光二极管发射的光量和 通过烟闺后检测的光量来检测烟尘浓度，比较激光二极管发射的光量(基 准光量，7")和被烟尘吸收而减少的光量(检测光量，&)，从而得到光的 透过度，根据检测烟道的透过度值而计算烟尘浓度。光透过方式检测烟囱 排放烟尘量的设备的构造一般由发射器、接收器、控制器、净化空气单元 和防雨罩等五部分构成。发射器是发射激光的部件，光源用了单一波长的 激光二极管，为了使发射器发射的光全部到达接收器，因此是制成直线光 来使用。这种方案能检测烟囱排放烟尘量，但仍有些不足1、设备使用效 率低，测量误差大，不易实现高精度的测量，性能不稳定，安装维护不方 便。2、成本高，能耗大容易烧坏，尺寸较大，噪音较大。3、监测数据不
能直接通过RS232、或网络、或GPRS发送到CEMS数据采集系统，也不 能发送到环保局监控中心。
二、 后向散射法，其测量原理为将一束强度为I的入射光通过烟道中
的烟尘颗粒后，烟尘颗粒将产生各个方向的散射光，与入射光方向夹角e在
90°~270°范围内的这部分散射光被称为后向散射光。
假设散射粒子为球形的，其直径为D，则其尺寸参量为k=7tD/ u研究
证实，颗粒散射光的特性主要取决于尺寸参量。工业排放粉尘的粒径一般
都在几百nm到几pm的范围内，基本上与常用的探测光波长处于同一数 量级，在入射波长X、入射光强I。、探测距离r、被测粒径的尺寸参量k、 折射率m以及后向散射角a已知时，散射光强就与粒子数浓度成比例关系。 通过光电转换器把光强信号转变为模拟电流信号，最终得到对烟尘浓度对 应的电信号值。
上述方案所采用的烟尘测试仪器一般具有以下不足1:光透过方式
的设备安装调试要对光等，安装维护调试麻烦。2:少数设备还停留在只
把烟尘分析仪当作一个传感器来使用，只输出电流或电压信号，不带智能
控制与显示设备。3:不少仪器已经实现智能控制，比如能够实现零点、量程
标定，烟尘浓度的显示，烟尘浓度数据的存储及査询等，但是现在环保局要求 监测的烟尘浓度参数要向环境监测中心站或环保局上传
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种后向散射烟尘分析 仪，通过后向散射法测量原理，以提供极宽范围的精准测量。 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案
一种后向散射烟尘分析仪，包括壳体，以及安装在壳体中的模拟电路 板和数字电路板，所述数字电路板上设有光敏光电信号转换及放大电路、 温度控制电路和主控芯片，所述光敏光电信号转换及放大电路与模拟电路板 连接。
所述模拟电路板与安装在壳体内的激光发射接收管连接。 本实用新型利用激光照射烟尘颗粒产生散射光线，通过获取后向散射 光量来检测烟尘浓度，能够最大限度降低外界干扰，提供极宽范围的精准 测量，另外本设备能高效迅速地、稳定地对烟尘进行浓度测试，在此应用 领域与其它后向散射式烟尘分析仪相比，具有体积小、重量轻、安装维护 简单，能长期连续工作等优点。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型电路原理示意图。
图中标识说明显示器l、固态继电器2、电源滤波器3、温度变送器
4、激光接收管5、电源6、模拟电路板7、接线端子8、数字电路板9、电 源开关IO、 GPRS端口 11、内层门12、外层门13。
具体实施方式
为阐述本实用新型的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本 实用新型做进一步说明。
如图1所示， 一种后向散射烟尘分析仪，包括壳体，以及安装在壳体
中的模拟电路板7和数字电路板9，所述数字电路板9上设有光敏光电信号 转换及放大电路、温度控制电路和主控芯片，所述光敏光电信号转换及放大电 路与模拟电路板7连接。
壳体上还设置有内层门12和外层门13，其中在内层门12和外层门13 之间固定安装有显示器1和键盘，另外壳体为全金属密封防护等级IP65箱 体，其内部设置有激光发射接收管5、加热棒、温度变送器4、 GPRS端口 11、固态继电器2、电源滤波器3、电源6以及接线端子8，所述数字电路 板9上则集成有光敏光电信号转换及放大电路、温度控制电路和ARM7微 控制器，
其中ARM7微控制器(LPC2210)自带的异步串行收发器(UART)
与电平转换芯片(MAX232)组成串行RS232接口，可以直接将烟尘浓度 等数据实时上传给现场数据采集设备，再由数据采集根据一定协议将数据传 送给环境监控中心。LPC2210与网络接口芯片RTL8019AS及网络滤波器组 标准10M以太网接口，当现场的数据采集设备具有以太网络结口时，直接 用一条网线将烟尘分析仪与数据采集设备连接起来，两者之间就可以按照 准备的以太网接口协议进行数据通信。
当监控现场没有数据采集设备，但又要向监控中心上传实时烟尘浓度 及历史数据等，则可通过GPRS无线通讯模块实现主动向监控中心上传数 据或者根据监控中心的命令向上传送数据。
如图2所示，本实用新型整体电路主要由模拟电路板和数字电路板组 成，首先激光接收管将光信号转换成电信号通过，然后再由模拟电路板对 接收到的微弱电信号进行放大，转换为能被数字系统采集得到的足够强度 的电压/电流信号，主控系统把模拟电信号转换得到数字信号，对数字量进 行统计、滤波、拟合，然后把此电流信号经A/D转换后在系统内部进行数 学建模，以计算出测量值。
数字板上的主控制系统采用低功耗嵌入式ARM LPC220处理器，并通 过LCD显示屏输出，它主要是将模拟板上的4-20mA电流信号经A/D转换 后在ARMLPC220处理器系统内部进行数学建模，以计算出测量值，然后 通过LCD显示屏输出将测量值输出。另外，ARM LPC2210处理器还可将 测量值存储在8Mbytes的FLASHROM中，也可通过串口 RS232、 ADSL宽 带与GPRS模块或RS485模块转接，实现远程控制。而ARMLPC2210处 理器还可输出模拟信号转换成0-20mA/4-20mA，并通过跳线选择电流输出 范围。
本实用新型主要利用单一波长的激光照射烟尘颗粒以后产生散射光 线，然后散射光线经过凹凸白玻璃保护罩和光学平凸透镜汇集到接收光敏 管上，并由接收光敏管进行光电转换产生模拟电信号，该模拟电信号经过
放大补偿后，通过模拟信号处理电路进行A/D转换，得到数字信号，并由 主控芯片进行处理分析，然后在LCD上显示烟尘浓度，并可通过键盘查询 每分钟的浓度值。
以上对本实用新型所提供的后向散射烟尘分析仪进行了详细介绍，本 文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对 于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应 用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用 新型的限制。
权利要求1.一种后向散射烟尘分析仪，包括壳体，以及安装在壳体中的模拟电路板(7)和数字电路板(9)，其特征在于所述数字电路板(9)上设有光敏光电信号转换及放大电路、温度控制电路和主控芯片，所述光敏光电信号转换及放大电路与模拟电路板(7)连接。
2、 根据权利要求l所述的后向散射烟尘分析仪，其特征在于所述模 拟电路板(7)与安装在壳体内的激光发射接收管(5)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种后向散射烟尘分析仪，包括壳体，以及安装在壳体中的模拟电路板和数字电路板，所述数字电路板上设有光敏光电信号转换及放大电路、温度控制电路和主控芯片，所述光敏光电信号转换及放大电路与模拟电路板连接。与现有技术相比，本设备能高效迅速地、稳定地对烟尘进行浓度测试，在此应用领域与其它后向散射式烟尘分析仪相比，具有体积小、重量轻、安装维护简单，能长期连续工作等优点。
文档编号G01N15/06GK201199221SQ200820093599
公开日2009年2月25日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者吴迅海, 王韶锋, 郑君国 申请人:宇星科技发展(深圳)有限公司