一种颗粒物全光路校准的测量装置的制作方法

1.本实用新型属于环保检测设备技术领域，具体涉及了一种颗粒物全光路校准的测量装置。


背景技术：

2.在现代化的工业社会中，随着世界经济的发展和产业结构的调整转型，工业锅炉、电厂锅炉及工业窑炉等污染源所造成的环境污染问题愈加突出，各国都对此进行了深入研究并加以控制。随着国内“超低排放”改造的实施，国内污染源烟尘排放呈现低浓度、高湿度复合工况，在线监测难度较大。现有的主流在线监测产品采用高温抽取采样和光散射测量方案，取样后的高湿烟尘进行高温气化预处理，以消除液滴对光散射测量的影响，最后利用激光前散射法测量颗粒物浓度。为了实现较好的气化效果，现有方案需要对散射腔体进行加热或者保温处理，如何隔离激光器、探测器和高温的散射腔体成了一个困难的问题。另外hj75-2017标准要求，对于光学法颗粒物cems，校准时需对实际测量光路进行全光路校准，确保发射光先经过出射镜片，再经过实际测量光路，到校准部件后，再经过入射镜片到达接受单元，不得只对激光发射器和接收器进行校准。如何实现全光路量程校准也是一个设计难点。
3.中国实用新型专利cn205157386u公布了一种激光前散射颗粒物测量装置，测量气室的两端安装隔热块，可以检测超低浓度的烟尘，同时颗粒物的测量在密闭的空间。该专利的缺点是测量气室部分难以进行有效高温加热，测量单元容易受到温度影响造成信号漂移。
4.中国实用新型专利cn201621283473.8公布了一种烟粉尘粒子浓度监测仪，通过光纤导光，解决了高温对探测器的影响。该专利的缺点是光纤传输存在能量损耗，且光信号准直过程也存在较大信号损耗。也有通过等比例稀释以降低烟气露点，降低了散射腔体的加热温度的专利，此类方法同样存在降低的检测精度等缺点。
5.中国实用新型cn201320570066.5公布了一种改变光发射及光反射路径的装置，光线通过该装置中的道威棱镜使仪器发射出的激光经过两次折射改变了原有的光路，系统由后散射改变为前散射光路。该装置无法应用于抽取式高温加热场景，也没有光路校准方案。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提供了一种颗粒物全光路校准的测量装置。本实用新型设置变焦部件，通过调整变焦部件的位置，调整激光器和透镜的距离使得光束变大，进入量程校准状态，此时光束照射到进气端产生量校光源，实现全光路量程校准。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
8.一种颗粒物全光路校准的测量装置，包括测量腔体和出光部件；所述测量腔体内设有光阱、光纤、凹面镜、窗口片、进气端和出气端；所述测量腔体内部中央位置为测量区；
所述光阱和所述窗口片、所述光纤和所述凹面镜、所述进气端和所述出气端分别两两相相应安装在测量区的六个侧面位置；所述出光部件通过连接杆安装在设置窗口片一侧的测量腔体的外侧面；所述出光部件包括准直镜座、激光器和变焦部件；所述准直镜座上安装有准直透镜；所述激光器安装在变焦部件上；所述变焦部件与准直镜座活动连接，即准直透镜与激光器的距离可调整，实现了光束大小的调试。
9.本实用新型的光纤外接光电探测器。烟尘样气被抽入测量腔体内，烟尘在颗粒物测量区被光束照射，产生前向散射光，由所述的光纤导光到光电探测器，获得烟尘光信号。
10.本实用新型进一步说明，所述进气端和测量腔体之间设置有环形狭缝；所述环形狭缝内通入鞘气，实现测量腔体、凹面镜和光纤端面的气幕保护。
11.本实用新型进一步说明，所述凹面镜能够汇聚从45度到135度的散射光信号。
12.本实用新型进一步说明，所述准直透镜和激光器之间设有平凸透镜；所述的平台透镜通过伸缩杆安装在变焦部件的底板上。平凸透镜可以将激光器发出的光束进行放大，以实现全光路量程校准。
13.本实用新型的变焦部件可通过设置气缸或者电机，实现调整激光器和准直透镜的距离，也可以通过插入调焦透镜实现。
14.本实用新型在测量状态时，所述激光器发出的光经准直透镜准直后，通过窗口片进入测量腔体的测量区，生成散射光；其中散射光通过凹面镜汇聚到光纤端面上，经光纤耦合到光电探测器被检测，而主光路信号被光阱吸收。样气通过抽取采样通过进气端进入测量区，其中进气端设计有环绕式的保护鞘气；通过变焦部件调整激光器和透镜的距离使得光束变大，进入量程校准状态，此时光束照射到进气端产生量校光源，实现全光路量程校准。本实用新型还可以通过在准直透镜和激光器之间设置平凸透镜对光束实现变焦放大，在测量状态时，平凸透镜放下，不遮挡激光器和准直透镜之间的光路；在量校状态时，平凸透镜上升至激光器和准直透镜之间的光路中，使光束变焦放大，此时光束照射到进气端产生量校光源，实现全光路量程校准。
15.本实用新型的优点：
16.1.本实用新型通过凹面镜汇聚、鞘气保护和变焦设计，适用于高温加热采样需求，其中通过变焦设计实现了全光路量程校准，提高了光学检测的精度和稳定性。
17.2.本实用新型整机气路部件简明紧凑，弯折少，损耗小，测量准确度更高。
附图说明
18.图1是本实用新型一实施例的结构示意图。
19.图2是图1测量状态时的俯视结构示意图。
20.图3是图1量程校准态时的俯视结构示意图。
21.附图标记：1-测量腔体；11-光阱；12-光纤；13-凹面镜；14-窗口片；15-进气端；16-出气端；2-出光部件；21-准直镜座；22-激光器；23-变焦部件；24-准直透镜；3-连接杆；41-鞘气；42-样气；43-光路；44-测量区。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型进一步说明。
23.实施例1：
24.如图1、2所示，一种颗粒物全光路校准的测量装置，包括测量腔体1和出光部件2；所述测量腔体1内设有光阱11、光纤12、凹面镜13、窗口片14、进气端15和出气端16；所述测量腔体1内部中央位置为测量区44；所述光阱11和所述窗口片14、所述光纤12和所述凹面镜13、所述进气端15和所述出气端16分别两两相相应安装在测量区44的六个侧面位置（如图1中：所述光阱11安装在测量区44的左侧，所述窗口片14安装在测量区44的右侧；所述光纤12安装在测量区44的上侧，所述凹面镜13安装在测量区44的下侧；所述进气端15安装在测量区44的后侧，所述出气端16安装在测量区44的前侧）；
25.所述出光部件2通过连接杆3安装在设置窗口片14一侧的测量腔体1的外侧面；所述出光部件2包括准直镜座21、激光器22和变焦部件23；所述准直镜座21上安装有准直透镜24；所述激光器22安装在变焦部件23上；所述变焦部件23与准直镜座21活动连接，即准直透镜24与激光器22的距离可调整。
26.如图2，本实施例中所述进气端15和测量腔体1之间设置有环形狭缝；所述环形狭缝内通入鞘气41。
27.本实施例中所述凹面镜13能够汇聚从45度到135度的散射光信号。
28.本实施例在测量状态时，所述激光器发出的光经准直透镜准直后，通过窗口片进入测量腔体的测量区，生成散射光；其中散射光通过凹面镜汇聚到光纤端面上，经光纤耦合到光电探测器被检测，而主光路信号被光阱吸收。样气通过抽取采样通过进气端进入测量区，其中进气端设计有环绕式的保护鞘气；通过变焦部件调整激光器和透镜的距离使得光束变大，进入量程校准状态，此时光束照射到进气端产生量校光源，实现全光路量程校准。
29.实施例2：
30.本实施例与实施例1的区别在于：所述准直透镜24和激光器22之间设有平凸透镜；所述的平台透镜通过伸缩杆安装在变焦部件23的底板上。
31.本实施例在测量状态时，平凸透镜放下，不遮挡激光器和准直透镜之间的光路；在量校状态时，激光器和准直透镜之间的距离不变，使平凸透镜上升至激光器和准直透镜之间的光路中，使光束变焦放大，此时光束照射到进气端产生量校光源，实现全光路量程校准。
32.显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本实用新型所作的举例，而并非对本实用新型实施的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。