颗粒物浓度测量仪的制作方法

本发明涉及颗粒物浓度测量仪，属于粉尘浓度测量领域。

背景技术：

粉尘浓度测量光学装置主要采用的是直线式布局，整个测量装置的光学装置沿着测量光束的方向依次展开。光源装置和信号接收传感装置分别位于测量区域的两侧。在测量时，远端的信号接收传感装置接收与粉尘浓度成正比的光信号并转换成电信号输出，再由有线或无线方式将电信号传输给用户端的显示装置，输出测量结果。

光学法粉尘浓度测量一般基于不同原理分为两种，即：光散射法和消光法。消光法是利用粉尘对光源的吸收衰减作用，经过测量区域的信号光强与入射光强的比值得到粉尘浓度信息。其光电信号检测装置与入射光在一条直线上。这种方法测量误差较大，灵敏度较低。更适用于高粉尘浓度场合，对于粉尘浓度不高的场合，会由于入射光强度衰减不明显而造成很大偏差。

光散射法则是利用前向散射原理，在入射光遇到测量区域的粉尘颗粒时会发生散射，散射光强度与入射光强度和方位角存在函数关系。这种方法适应性好，灵敏度高，应用更加广泛。但是，传统的采用光散射原理的粉尘浓度测量方法也存在问题:一是光学装置多采用直线式布局，光源和传感装置位于测量区域两侧，造成测量装置结构复杂，对工业现场的适应性较差；二是由于该方法采用的是光学原理,探测器部分易受粉尘污染，造成灵敏度降低等问题,需要经常进行维护和标定。

技术实现要素：

针对以上技术存在的不足，本发明提供了颗粒物浓度测量仪，结构简单紧 凑，无移动部件，安装便捷，使用成本低，环境适应性好，尤其适用于工业现场粉尘质量浓度的高精度测量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

颗粒物浓度测量仪，包括光源、发射透镜、接收透镜、光学信号传输装置、光电检测装置和光学元件粉尘防护装置组成，所述光源、发射透镜、接收透镜、光学信号传输装置和光电检测装置依次排布，所述光学元件粉尘防护装置与发射透镜和接收透镜连接，所述光源上设置有稳压电源和TTL调制电路，光学信号传输装置两端分别与接收透镜和光电检测装置耦合，所述光电检测装置包括光电转换器、前置放大器和锁相放大器，所述光学元件粉尘防护装置上设置空气导管，所述空气导管上设置有过滤滤芯。

所述光源为单色激光光源，采用TTL调制电路调制，输出脉冲光。

所述发射透镜上设置有调节机构。

所述光学信号传输装置采用多模光纤传输，并通过多模光纤与接收透镜集成，形成柔性的信号光传输系统，所述光电信号检测装置与光源同侧分布。

所述光电转换器为雪崩光电二极管。

所述光电信号检测装置采用相敏检波技术。

本发明的测量原理是：在测量时，光源发出单色激光，经发射透镜准直后形成发散角小，能量高度集中，光斑直径小的激光束，入射到粉尘测量区域，与测量区域内的粉尘碰撞，发生前向散射，在偏离入射光方向一定角度处使用接收透镜收集该方向的散射光，并经光学信号传输装置传输至光电检测装置接收。经光学信号传输装置传输的即为信号光，其强度与入射光强度和粉尘质量浓度成正比。而光电检测装置接收的光信号强度又与其产生的电流信号强度成函数关系。由此，就可以建立起粉尘质量浓度与装置电信号的函数关系。

本发明的有益效果是：

1.光源采用高稳定度、单色激光光源，保证信号光强度及稳定性，光源采用TTL调制方式，输出脉冲光，避免测量现场杂散光对测量结果的干扰，光电检测装置设置有锁相放大器，采用相敏检波技术，只接收对应于入射光频率的电信号，提升装置抗干扰性能和信噪比。

2.光学信号传输装置采用多模光纤耦合的方式使整个测量装置可以折叠布局，使光电检测装置与光源位于同侧，显著提升工业现场适应性。

3.光学元件粉尘防护装置，通过洁净干燥空气反向吹扫的方式，保护光学元件在测量过程中不被污染，显著提升了本光学装置的环境适应性和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明框式结构示意图。

图中：1、光源，2、发射透镜，3、接收透镜，4、光学信号传输装置，5、光电检测装置，6、光学元件粉尘防护装置，7、稳压电源，8、TTL调制电路，9、光电转换器，10、前置放大器，11、锁相放大器，12、空气导管，13、过滤滤芯，14、调节机构。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所述的实施例仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

颗粒物浓度测量仪，颗粒物浓度测量仪，包括光源1、发射透镜2、接收透镜3、光学信号传输装置4、光电检测装置5和光学元件粉尘防护装置6组成， 所述光源1、发射透镜2、接收透镜3、光学信号传输装置4和光电检测装置5依次排布，所述光学元件粉尘防护装置6与发射透镜2和接收透镜3连接，所述光源1上设置有稳压电源7和TTL调制电路8，光学信号传输装置4两端分别与接收透镜3和光电检测装置5耦合，所述光电检测装置5包括光电转换器9、前置放大器10和锁相放大器11，所述光学元件粉尘防护装置6上设置空气导管12，所述空气导管12上设置有过滤滤芯13。

所述光源1为单色激光光源，采用TTL调制电路8调制，输出脉冲光。

所述发射透镜2上设置有调节机构15。

所述光学信号传输装置4采用多模光纤传输，并通过多模光纤与接收透镜3集成，形成柔性的信号光传输系统，所述光电信号检测装置5与光源1同侧分布。

所述光电转换器10为雪崩光电二极管。

所述光电信号检测装置5采用相敏检波技术。

光源(1)包含了作为测量用激光光源除了图示部件外还应具备的稳压电源、TTL调制电路，本装置包含发射透镜(2)，可以采用高透过率的可见光光学材料制作，并配备能够调节出射激光光斑大小的调节机构，激光束在测量区域与粉尘颗粒相遇发生前向散射，经接收透镜(3)接收，接收透镜(3)可以根据入射激光波长镀制窄带增透膜，在保证尽可能多的接收信号光的同时，滤除杂散光干扰。光学信号传输装置(4)采用多模光纤传输的形式，其两端分别与接收透镜(3)和光电检测装置(5)耦合。由于多模光纤的柔性特征，可以将光电检测装置(5)与光源(1)及粉尘测量系统的其他单元布置在一起，实现折叠式布局。光电检测装置(5)包括用于光电转换的雪崩光电二极管，前置放大、锁相放大等单元，保证测量系统的高抗干扰性能和高信噪比，光学元件粉尘防 护装置(6)可以设置空气导管，在光学系统工作时直接将干燥、洁净的压缩空气送入测量区域，在光学元件周围形成局部正压，避免光学元件被粉尘污染。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。