一种红外油烟浓度传感器的制造方法
【专利摘要】一种红外油烟浓度传感器，主要包括：检测光发射端、检测光接收端、压力传感器、温度传感器和连接杆；检测光发射端的光源经反射分光镜分成平行的两路；两路光分别通过油烟特征吸收波长滤光片和非吸收波长滤光片，得到特征数据和参比数据，通过检测器的光电转换，将信号传输给CPU处理，经压力和温度校正后得到准确的油烟浓度数据。本实用新型的红外油烟浓度传感器，采用单光源双光路，可以保证样品光源和参比光源完全一致，没有光学活动件，且疏水疏油蓝宝石保护玻璃在保证红外透光率的基础上起到抗油烟粘附污染的作用，能实现油烟浓度的准确在线监测，测量精度高、性能稳定、结果可靠、结构简单、体积小巧、易于生产。
【专利说明】-种红外油烟浓度传感器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种油烟浓度传感器，特别涉及一种基于红外消光的油烟浓度传 感器。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国国民经济水平的不断发展和提高，饮食行业油烟污染已经成为 城市环境污染的一大问题，统计数据表明：2004年我国食用油消费量1560万吨，2010年食 用油消费量达到2000万吨，该些油在烹巧过程中产生大量的油烟是造成城市空气污染的 主要来源。其排放的大气污染物主要为气、液和固H相组成的气溶胶，其中含有食用油及食 品在高温下的挥发物，食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的酵类、丽类、链焼类和链帰 类、多环芳姪等产物，成分极为复杂。油烟液固相颗粒物的粒径一般小于IOym,粘着性强， 大部分不溶于水，极性小。随着各研究机构对厨房油烟研究的深入，厨房油烟对人体的危害 越来越引起人们的广泛关注。
[0003] 2000年，国家环保总局发布《关于加强饮食业油烟污染防治监督管理的通知》（环 发巧000]191号)，要求全国各省、市、自治区、直辖市环境保护局（厅）将油烟污染问题列入 正常环境管理工作范围。现在几乎所有的餐饮店都安装了油烟净化设备，目前广泛应用的 几类油烟净化技术，主要有高压静电净化器、水喷淋和机械旋风分离式净化器。经净化处理 后，油烟中90 %左右的颗粒物都会被过滤在净化装置内，对环境造成的污染大大减少。但一 些餐饮业单位为减少成本，尽量少用甚至不用油烟净化设备，或者有的单位油烟净化设备 已经损坏而没有察觉，出现油烟直接排放到空气中的情况，造成极大的环境污染。目前，各 地油烟污染问题日益突出，油烟对人体健康的影响也越来越受到人们的关注，已成为环保 投诉的热点之一，因此加强对餐饮业油烟排放的日常监督检查已非常迫切。
[0004] 现有的国标检测方法有很大的局限性，难W满足日常监督检查的需要。国家环境 保护总局颁布的GB18483-2001《饮食业油烟排放标准（试行）》附录A中规定的油烟采样 及分析方法为现场不镑钢金属滤筒采样，实验室红外分光光度法分析（简称国标法）。所 规定的具体测量方法是：先用特定的采样机在规定的条件下对油烟雾采样，让含油烟雾的 气流通过装有不镑钢丝网滤芯的采集头W截留微小的油烟气溶胶颗粒，然后将收集了油烟 的滤芯取出放于盛有四氯化碳溶剂的容器中，在超声波作用下让油烟凝结物溶解，将溶有 油烟凝结物的溶剂移入比色管中定容，最后用红外分光光度法测出其油烟含量，再换算成 所测的油烟浓度。该方法由于步骤繁多，测量精度受采样过程和设备、四氯化碳纯度、操作 人员经验等因素的影响较大，四氯化碳的致癌性也使得分析人员也存顾虑。虽然文件规定 了餐饮业单位油烟的最高允许排放浓度（不大于2. Omg/m3)和油烟净化设备的最低去除效 率（要求小型单位净化效率不小于60 %，中型单位不小于75 %，大型单位不小于85 % )，但 使用国标法检测，样品需带回实验室分析，监测周期长、费用高、步骤繁琐、现场测试条件要 求高，常常是执法人员来到现场，"案发地"已经改颜换貌难W取证了，难W满足餐饮业油烟 监督检查和现场执法监测的需要。另外，由于城市餐饮店数量多、覆盖面广、污染源分散，相 关环保部口不可能有该样多的人力、财力和时间来监督所有的餐饮业单位的油烟排放。只 能对少数大型的宾馆或饭店进行不定期抽查，很容易被不自觉的店主想到各种办法逃避检 查，使国家法律形同虚设。因此急需准确测量、实时传感油烟浓度的新型油烟传感器，在此 基础上构建实时在线监控系统来使环保监管部口随时了解数量鹿大的油烟净化设备的运 行情况、各餐饮店的油烟排放情况，对那些油烟排放不符合国家标准的单位及时进行监管 和处理。
[0005] 现有技术在油烟在线监测上虽有少数初步探索，但属于监控油烟净化系统各个设 备的开停状态，一般是风机和净化器，只要各设备是正常开启的，就认为油烟排放也是达标 的；又或者监控油烟净化设备的运行功率和状态等，根据该些参数的变化W判别油烟净化 设备的工作状态和洁净程度，从而估算设备是否需要进行清洗，W及油烟排放是否达标。实 际上，由于设备的运行与油烟浓度之间并没有严格的关系，所W从技术上来讲，该些方法实 际上用的是净化设备监控的方法，即该些方法只能监控相关设备的运行状态，并不能得知 油烟排放的实际情况，因此监测结果不能准确反映油烟浓度，和国标法结果及实际油烟排 放情况有较大的偏差，很难起到真正的监管作用。另外，由于油烟性质的复杂和特殊性，且 检测装置所处烟道环境的恶劣性，因此，一些基于工业粉尘检测的技术无法满足油烟浓度 在线监测的要求。即现有技术存在的问题；一是没有很好地解决准确在线获取油烟浓度； 另一个为油烟极易污染检测装置、从而影响检测装置寿命及检测结果的准确性该两个关键 问题。因此，为了能够对餐饮业的油烟排放进行真正有效的监管，需要采用新的方法和技 术手段，对油烟进行实时采样分析，W得到油烟浓度的准确量化数据，便于接入环保监管网 络，从而真正将餐饮业油烟排放纳入污染源在线监控系统。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种能有效解决上述问题，能准确在线获取油烟浓 度、抗污染、寿命长、性能可靠、适用于烟道恶劣环境的油烟浓度传感器。
[0007] 本实用新型的技术方案如下：
[0008] -种红外油烟浓度传感器，其特征在于构成为；检测光发射端la、检测光接收端 化、压力传感器11、温度传感器12和连接杆8 ;该传感器的一端为检测光发射端la,另一端 为检测光接收端化，检测光发射端Ia和检测光接收端化通过连接杆8连接，检测光发射端 Ia和检测光接收端化之间的空间为开放型油烟检测通道7,在一根连接杆8上向检测通道 7的一侧装有压力传感器11及温度传感器12 ;
[0009] 所述检测光发射端la,包括；红外光源3、反射分光镜9、保护壳体IOa和疏水疏油 蓝宝石保护玻璃2a ;保护壳体IOa装在检测光发射端Ia的外面，红外光源3在检测光发射 端Ia的中也，反射分光镜9在红外光源3的内侧，疏水疏油蓝宝石保护玻璃2a在红外光源 3的外侧向检测通道7的一侧；
[0010] 所述检测光接收端化，包括：红外检测器6、第一窄带红外滤光片4、第二窄带红外 滤光片5、保护壳体1化和疏水疏油蓝宝石保护玻璃化；保护壳体1化装在检测光接收端化 的外面，红外检测器6装在检测光接收端化的中也，第一窄带红外滤光片4及第二窄带红 外滤光片5都装在红外检测器6的外侧向疏水疏油蓝宝石保护玻璃化的一侧，疏水疏油蓝 宝石保护玻璃化装在第一窄带红外滤光片4及第二窄带红外滤光片5的外侧向检测通道 7的一侧；
[0011] 所述反射分光镜9将光源3发射的红外光分成平行的两路；一路穿过油烟检测通 道7,通过波长为3. 4 y m的第一窄带滤光片4,到达红外检测器6,得到由于油烟的吸收、 散射、反射和不透光所造成的光强度的下降总值；另一路穿过油烟检测通道7,通过波长为 0. 63 y m的第二窄带滤光片5,到达红外检测器6,得到仅由于油烟的散射、反射和不透光所 造成光强度的下降值；该数据通过检测器的光电转换，传输给CPU,达到检测油烟浓度的目 的。
[0012] 其进一步的方案为；所述的疏水疏油蓝宝石保护玻璃的制备工艺为；正娃酸己 醋：二甲基二己氧基娃焼体积比为2:1的混合溶液3血，加入到60血无水己醇中，揽拌均 匀；然后，按二甲基二己氧基娃焼；含氣娃焼摩尔比为17:3加入含氣娃焼，揽拌均匀，得混 合娃焼溶液；然后将浓氨水（25wt%) 1. 0?1. 5mL滴加到上述混合娃焼溶液中，室温揽拌 1?化，放置老化4她；使用前，按1:1体积比用无水己醇稀释，揽拌均匀，得含氣杂化Si〇2 纳米涂层液；将干净的蓝宝石玻璃W 50mm/min的速度浸入含氣杂化Si化纳米涂层液中，停 留15min，然后W 200mm/min的速度匀速提拉锻膜，将制备的膜片在5(TC的干燥箱中干燥Ih 后，在IlOC下热处理1?化，得所述的疏水疏油蓝宝石保护玻璃；所述的含氣娃焼优选为： 1H，化2H，2H-全氣癸基H甲氧基娃焼（CFs (CF2) 7邸2邸251 (0邸3) 3)或化化2H，2H-全氣癸 基H己氧基娃焼（CFs(CFs)^CHsCHsSi (0邸2邸3)3)。该制备工艺我们另行申请专利。
[0013] 本实用新型的油烟浓度检测原理为：如图1所示，油烟组分中多数的姪在波长 3.4ym (2930cm-i)附近具有强的光吸收，对应于C-H键的伸缩振动。
[0014] 红外光源发射的光通过油烟检测区时，由于油烟对红外光的特征吸收，另外加之 散射、反射及不透光性所造成的光强度的衰减，使得光强度降低。要根据此光强度的降低来 准确获取油烟的浓度，需要两组测量数据，一组为在油烟的非吸收波长处的透射测试W确 定散射、反射及不透光性造成的光强度的衰减；另一组为在油烟的吸收波长处的透射测试 W确定由于油烟的吸收造成的光强度的衰减和散射、反射及不透光性造成的光强度的衰减 总值，两者的差值与油烟的浓度相关，从而精确地获取油烟的浓度。
[0015] 具体阐述为；忽略散射光和反射光造成的影响的前提下，消光系数///。可W分解 为不透光性造成的光强度的降低和由于油烟吸收组分对光的吸收造成的光强度的降低两 部分，沿光程积分后，得消光公式：
[0016]
【权利要求】
1. 一种红外油烟浓度传感器，其特征在于构成为：检测光发射端（la)、检测光接收端 (lb)、压力传感器（11)、温度传感器（12)和连接杆（8);该传感器的一端为检测光发射端 (la) ,另一端为检测光接收端（lb),检测光发射端（la)和检测光接收端（lb)通过连接杆 (8)连接，检测光发射端（la)和检测光接收端（lb)之间的空间为开放型油烟检测通道（7)， 在一根连接杆（8 )上向检测通道（7 )的内侧装有压力传感器（11)及温度传感器（12 ); 所述检测光发射端（la)，包括：红外光源（3)、反射分光镜（9)、保护壳体（10a)和疏水 疏油蓝宝石保护玻璃（2a);保护壳体（10a)装在检测光发射端（la)的外面，红外光源（3)在 检测光发射端（la)的中心，反射分光镜（9)在红外光源（3)的内侧，疏水疏油蓝宝石保护玻 璃（2a)在红外光源（3)的外侧向检测通道（7)的一侧； 所述检测光接收端（lb)，包括：红外检测器（6)、波长为3. 4 y m的第一窄带红外滤光片 (4)、波长为0. 63 y m的第二窄带红外滤光片（5)、保护壳体（10b)和疏水疏油蓝宝石保护玻 璃（2b);保护壳体（10b)装在检测光接收端（lb)的外面，红外检测器（6)装在检测光接收端 (lb) 的中心，波长为3. 4 iim的第一窄带红外滤光片（4)及波长为0. 63 iim的第二窄带红外 滤光片（5)都装在红外检测器（6)的外侧向疏水疏油蓝宝石保护玻璃（2b)的一侧，疏水疏 油蓝宝石保护玻璃（2b)装在波长为3. 4 y m的第一窄带红外滤光片（4)及波长为0. 63 y m 的第二窄带红外滤光片（5)的外侧向检测通道（7)的一侧； 所述反射分光镜（9)将红外光源（3)发射的红外光分成平行的两路；一路穿过油烟检 测通道（7)，通过波长为3. 4pm的第一窄带红外滤光片（4)，到达红外检测器（6)，得到由 于油烟的吸收、散射、反射和不透光所造成的光强度的下降总值；另一路穿过油烟检测通道 (7)，通过波长为0.63 的第二窄带红外滤光片（5)，到达红外检测器（6)，得到仅由于油 烟的散射、反射和不透光所造成的光强度的下降值；该数据通过检测器的光电转换，传输给 CPU，达到检测油烟浓度的目的。
【文档编号】G01N21/3504GK204154642SQ201420293150
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】顾文秀, 邹路易, 杨光东, 刘世伟, 卢先领, 徐升, 吴志江 申请人:江南大学