专利名称：激光粉尘浓度监测与报警器的制作方法
电技术;
根据检索，从国内中文数据库中检出相关文献6篇，其中申请专利的有两篇，即90224479粉尘自动检测报警仪，和89215848激光粒径测量仪，前者未使用激光光源，后者用于测量细微颗粒的直径，而不是测粉尘浓度，更不具备报警功能，其余四篇文献中与本发明较接近的有91214799激光粉尘监测微机控制喷水降尘和87200646粉尘浓度测试技术的研究-激光智能粉尘浓度计，上述两项1)均未申请专利;2)均无爆炸报警功能;3)均采用微计算机而不是单片机进行信号处理，设备成本较高，不宜推广;4)与本发明技术特征不同，如所使用的激光扫瞄，同步跟踪系统在本发明中均不采用。
工业粉尘污染和爆炸在国外是非常严重的问题，工业粉尘爆炸在国内也时有发生，造成巨大的人员伤亡和国家财产损失，目前国内对粉尘防爆多采用被动方式，还没有广泛地实现对浓度实行适时监测与报警，为此我们研究开发了这种可连续监测粉尘浓度的测量仪器，该仪器灵敏度高，测量过程全部自动化，抗干扰能力强，能适时连续测量粉尘浓度，数字显示，并能报警，该仪器成本较低(每台成本在2000元以内)可以普遍推广应用于纺织、煤炭、化工、粮食、工矿、工业粉尘防爆的监测，亦可在环境保护、劳动保护部门使用。
5、基本原理激光通过物质后，由于物质的散射和吸收，其衰减光和散射光的强度均携带有物质浓度信息，即I衰＝f(C)，I散＝φ(C)，测出I衰或I散即可求得物质浓度C。
以衰减光为例，遵从布吉尔-兰伯特-贝尔定律。
I＝Ioexp(-xcL) (1)其中Io-光初始强度X-单位浓度物质对光的吸收和散射系数，简称单位浓度衰减系数。
L-物质层厚度C-物质浓度由公式(1)可得C＝ 1/(XL) In = (Io)/(I) (2)公式(2)中X、L、I。均为已知，测量衰减后的光强I即可由(2)式算出物质浓度C。
仪器构造见附图
(一)，分为三大部分1)光源采用抗干扰能力强的气体、固体或半导体激光器，本仪器最初型号采用He-Ne激光器。
2)获取粉尘浓度信号的光学装置，本仪器最初型号利用衰减光携带粉尘浓度信息，采用双光束比较，双调制频率单探头接收，利用补偿法消除电源波动，光电元件性能变化，粉尘污染以及环境对光学系统的干扰，以保证测量精度。
附图(一)所示，激光束通过分束后被调制成频率为ω1和ω2的方波，一束作为参考光，光强为Io，另一束经过扩束(相当于增加物质层厚度L)后进入粉尘区，再经M2反射到接收器上，这束衰减后的光强为I，携带了粉尘浓度C的信息，因此接收器上同时接收了参考光Io和信号光I，经放大、检波，比较后送入单片机处理。
3)利用单片机对信号进行处理单片机信号处理系统见附图(二)接收器接收的参考光Io和信号光I，经光电转换变成电信号，再经放大滤波分开后输入单片机，在单片机内进行比较，模数转换，I-C曲线拟合，并用数码管实时显示浓度数值，因此可以动态地测量粉尘浓度，当浓度达到阀值时进行报警。
6、本仪器的特点采用抗干扰能力强的激光作光源，利用粉尘对激光的吸收和散射作用，由衰减光或散射光中获得浓度信号，采用补偿法消除电源波动，元件性能改变，粉尘污染以及环境干扰，利用单片机进行数据处理，能够保证测量精度，实现自动化，可连续监测粉尘浓度，并具有报警功能。
权利要求
1.一种激光粉尘浓度监测与报警器，其特征在于它由激光发射系统1，光学装置2，单片机信号处理系统3所组成，He-Ne激光器或半导体激光器，激光电源组成激光发射系统1，分束片，调制器，补偿系统，反射镜，扩束系统和接收器(光电二极管)组成光学装置2，放大系统，滤波系统1，滤波系统2，单片机，键盘，LED显示器报警装置，组成单机信号处理系统3。
2.根据权利要求1所述的激光粉尘浓度监测与报警器，其特征在于光学装置2，是由分束片，反射镜，双频调制器，接收器组成的双光束比较单探头接收系统。
3.根据权利要求1所述的激光粉尘浓度监测与报警器，其特征在于光学装置2中的补偿系统是由两片暴露在粉尘中的玻璃片组成。
4.根据权利要求1所述的激光粉尘浓度监测与报警器，其特征在于单片机信号处理系统3中的单片机具有比较，模数转换，I-C曲线模拟，数码管显示浓度数值，报警等功能。
全文摘要
激光粉尘浓度监测与报警器是光电子技术在粉尘测量行业的重要应用，解决国内有关工厂企业急需的粉尘浓度适时监测与报警问题，它采用激光作光源，利用物质对激光的散射和吸收作用，从散射光和衰减光中提取粉尘浓度信息，采用光束补偿技术，单片机处理数据，数码显示并具有报警功能，I-C曲线拟合误差＜1％，粉尘浓度测量误差＜3％，该产品可普遍用于工业粉尘的监测，环境，劳动保护监测，当粉尘浓度接近爆炸阈值时，提前报警。
文档编号G01N21/53GK1100199SQ9311711
公开日1995年3月15日 申请日期1993年9月7日 优先权日1993年9月7日
发明者皮名嘉, 孙东松, 李洪滨, 刘淑芬 申请人:哈尔滨市远通电子设备厂