专利名称：湿烟气条件下烟尘监测光学装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于烟尘监测装置领域，尤其是一种能够减小测量中水汽的影响、适用于湿烟气在线烟尘含量测量的湿烟气条件下烟尘监测光学装置。
背景技术：
烟尘浓度监测技术大致可以分为称重法、放射性同位素法、光学法等三种。称重法即通过称量一定采样体积内的粉尘质量而计算粉尘浓度的方法。由于间断性地从烟囱中抽取粉尘样品，只能周期性测定，连续性差。放射性同位素法此法又分为透射法和散射法。(1) β射线透射法，这种方法应用较广泛。其原理是一束恒定强度的β射线穿过粉尘后，射线被粉尘吸收而衰减，射线强度的衰减量与粉尘质量呈现一函数关系，对一定采样体积的粉尘，测出β射线的衰减量，即可测出粉尘浓度。( β射线散射法，当β射线穿过含尘气体时，粉尘粒子就会被激发产生轫制辐射，放射出低能Y射线，其Y射线的强度与粉尘的含量成正比。用计数管把Y射线强度转换成电流或脉冲信号，再通过一系列信号处理，即可测出含尘气体浓度。光学法光学法可分为光吸收式和光散射式。(1)光吸收式测尘法，恒定的光束通过含尘气流时，光的强度由于尘粒的吸收而衰减，光强的变化与气体的含尘浓度存在一函数关系。测出光强的衰减量，可测出烟尘浓度。光学法测尘仪有单光束与双光束之分。单光束法的光学系统比较简单，要求电源稳定性好，价格比较便宜，不能自动校零和自动校正。 双光束法可克服上述缺点。( 光散射式测尘法，强度恒定的光束穿过含尘气流时，被粉尘阻挡而发生散射。散射光强度与粉尘浓度存在一函数关系，测出散射光强度。就可测出烟尘浓度。烟尘和工业粉尘是影响环境空气质量的首要污染物，为我国实施总量控制的重点污染物之一。对烟尘粉尘的监测以颗粒物质量浓度(mg/m;3)作为排放标准，目前主要有五种原理的颗粒物浓度测定仪，主要使用的是浊度仪和少量的后向散射颗粒物测定仪。浊度仪是利用光衰减技术，测量光穿过含有颗粒物气流时光强度的损失，通过建立用手工采样称重法测定的颗粒物浓度与光强度损失的相关关系，将仪器的电信号转化为颗粒物的浓度。许多仪器为双光程浊度仪并以一定的频率调制光源防止光源强度的衰减而引起的错误读数。主要采用红外或近红外的光源，如钨灯，氦氖激光器，半导体激光器等。浊度仪对样品气流中的液滴有响应，不适合水汽饱和或接近饱和气流中颗粒物的测量，最适合在颗粒物净化装置的出口颗粒物粒径分布变化不大的位置上使用。
实用新型内容本实用新型目的是提供一种减小测量中水汽的影响、适用于湿烟气在线烟尘含量测量的湿烟气条件下烟尘监测光学装置。本实用新型的技术方案是湿烟气条件下烟尘监测光学装置，其特征是由信号发射接收以及数据采集处理单元和测量单元组成，其中，信号发射接收以及数据采集处理单元由壳体( 、光源( 、探测器(1)、数据采集板C3)和显示屏(4)组成，显示屏(4)设置在壳体(5)的上表面上，光源O)、探测器(1)、数据采集板(3)位于壳体(5)内部，在壳体(5) 的一侧设置有光纤接口(6)，光源O)、探测器(1)分别与光纤接口(6)连接，光源O)、探测器(1)和显示屏(4)分别与数据采集板C3)连接；测量单元由气室0 和反光装置组成，反光装置与气室0 连接，在气室0 内设置有氧化锆探头(32)、压力探头 (33)、温度流速探头(34)、光纤(35)、吹扫管路(36)、陶瓷过滤板(37)和走线管路(38)，陶瓷过滤板(37)将气室分割为测量气室和参比气室两部分；信号发射接收以及数据采集处理单元的光源⑵和探测器⑴与测量单元的光纤(35)连接，由光源⑵发出的光线通过
光纤(3 发射，发射光经过反光装置返回形成双光程，由光纤接收后再传输给探测器 ⑴。所述探测器(1)由光电传感器、U-I转换电路、反相放大电路和模数转换电路四部分组成，光电传感器、U-I转换电路、反相放大电路和模数转换电路顺序连接。所述的反光装置内设置有直角反光棱镜(39)。在直角反光棱镜(39)的两侧设置有加热片(31)。本实用新型的效果是(1)光纤技术，提高光能利用率，便于系统集成；(2)单调制光源单探测器检测技术，消除光源光强波动影响；C3)参比气室光路技术，减小湿烟气中水分影响。此外，本装置光纤耦合镜片受窗口片保护，整个光学系统由气体反吹清洁保护，使用寿命长，易于维护。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型信号发射接收以及数据采集处理单元结构示意图；图2是图1的电路框图；图3是图1的探测器板电路原理图；图4是本实用新型测量单元结构示意图；图5是图4的内部结构示意图；图6是本实用新型光学结构框图；图7是本实用新型光路示意图。
具体实施方式
湿烟气条件下烟尘监测光学装置，由信号发射接收以及数据采集处理单元和测量单元组成。图1中，湿烟气条件下烟尘监测光学装置，由信号发射接收以及数据采集处理单元和测量单元组成，其中，信号发射接收以及数据采集处理单元由壳体5、光源2、探测器1、 数据采集板3和显示屏4组成，显示屏4设置在壳体5的上表面上，光源2、探测器1、数据采集板3位于壳体5内部，在壳体5的一侧设置有光纤接口 6，光源2、探测器1分别与光纤接口 6连接，光源2、探测器1和显示屏4分别与数据采集板3连接(参见图2)。图3中，探测器由光电传感器、U-I转换电路、反相放大电路和模数转换电路四部分组成，光电传感器、U-I转换电路、反相放大电路和模数转换电路顺序连接。其中，光电传感器由二极管D2组成，U-I转换电路由集成电路IC1、电阻R1、电容C3和电阻R5组成，电阻Rl和电容C3并联连接在集成电路ICl的负极和输出端，电阻R5与集成电路ICl的正极输入端连接，集成电路ICl芯片的型号为0P07 ；反相放大电路由集成电路IC2、电阻R2、电阻R4和电容C4组成，电阻R2连接集成电路IC2的负极输入端和输出端，电阻R4连接集成电路IC2的输出段和电容C4，电容C4另一端与集成电路IC2的正极输入端连接，集成电路 IC2芯片的型号为0P07 ；模数转换电路由模数转换芯片组成组成。图4中，测量单元由气室22和反光装置21组成，反光装置21与气室22连接，23 是安装发兰，M是固定支架。在气室22内设置有氧化锆探头32、压力探头33、温度流速探头34、光纤35、吹扫管路36、陶瓷过滤板37和走线管路38 (参见图5)，陶瓷过滤板37将气室分割为测量气室和参比气室两部分；信号发射接收以及数据采集处理单元的光源2和探测器1与测量单元的光纤35连接，由光源2发出的光线通过光纤35发射，发射光经过反光装置21返回形成双光程，由光纤接收后再传输给探测器1。反光装置21内设置有直角反光棱镜39。在直角反光棱镜39的两侧设置有加热片31 (参见图5)。本实用新型的工作原理介绍设计原理基于朗伯比尔定律，利用光衰减技术，测量光穿过含有颗粒物气流时光强度的损失，通过建立颗粒物浓度与光强度损失的相关关系， 将仪器的电信号转化为颗粒物的浓度。图6为光学结构框图，图7为光路示意图。采用调制半导体激光器红光光源，单个探测器检测的技术，消除光源光强波动和电信号干扰的影响；利用光纤传光技术，提高光能利用率，便于系统集成；双光程光路可靠性高，运用参比气室光路补偿技术，减小湿烟气中水汽干扰，提高测量精度。其中探头部分由陶瓷板分隔成测量气室和参比气室两部分，陶瓷板起过滤作用， 陶瓷板内部气室滤除了烟尘但不滤除水分，作为参比气室，从而减小了湿烟气中水汽对烟尘测量的干扰。
权利要求1.湿烟气条件下烟尘监测光学装置，其特征是由信号发射接收以及数据采集处理单元和测量单元组成，其中，信号发射接收以及数据采集处理单元由壳体(5)、光源O)、探测器 (1)、数据采集板C3)和显示屏(4)组成，显示屏(4)设置在壳体( 的上表面上，光源O)、 探测器(1)、数据采集板⑶位于壳体(5)内部，在壳体(5)的一侧设置有光纤接口(6)，光源O)、探测器(1)分别与光纤接口(6)连接，光源O)、探测器(1)和显示屏(4)分别与数据采集板C3)连接；测量单元由气室0 和反光装置组成，反光装置与气室 (22)连接，在气室0 内设置有氧化锆探头(32)、压力探头(33)、温度流速探头(34)、光纤(35)、吹扫管路(36)、陶瓷过滤板(37)和走线管路(38)，陶瓷过滤板(37)将气室分割为测量气室和参比气室两部分；信号发射接收以及数据采集处理单元的光源( 和探测器 (1)与测量单元的光纤(3 连接，由光源( 发出的光线通过光纤(3 发射，发射光经过反光装置返回形成双光程，由光纤接收后再传输给探测器(1)。
2.根据权利要求1所述的湿烟气条件下烟尘监测光学装置，其特征是所述探测器(1) 由光电传感器、U-I转换电路、反相放大电路和模数转换电路四部分组成，光电传感器、U-I 转换电路、反相放大电路和模数转换电路顺序连接。
3.根据权利要求1或2所述的湿烟气条件下烟尘监测光学装置，其特征是所述的反光装置内设置有直角反光棱镜(39)。
4.根据权利要求3所述的湿烟气条件下烟尘监测光学装置，其特征是在直角反光棱镜 (39)的两侧设置有加热片(31)。
专利摘要一种减小测量中水汽的影响、适用于湿烟气在线烟尘含量测量的湿烟气条件下烟尘监测光学装置。技术方案是其特征是由信号发射接收以及数据采集处理单元和测量单元组成，其中，信号发射接收以及数据采集处理单元由壳体(5)、光源(2)、探测器(1)、数据采集板(3)和显示屏(4)组成，显示屏(4)设置在壳体(5)的上表面上，在壳体(5)的一侧设置有光纤接口(6)，光源(2)、探测器(1)分别与光纤接口(6)连接；测量单元由气室(22)和反光装置(21)组成；信号发射接收以及数据采集处理单元的光源(2)和探测器(1)与测量单元的光纤(35)连接，由光源(2)发出的光线通过光纤(35)发射，发射光经过反光装置(21)返回形成双光程，由光纤接收后再传输给探测器(1)。
文档编号G02B17/08GK201993301SQ20112002942
公开日2011年9月28日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者张丹, 戴永柱, 高心岗 申请人:青岛佳明测控仪器有限公司