专利名称：后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头，具体讲，涉及一种对工业锅炉、电厂锅炉、工业窑炉的烟道气中尘颗粒物浓度进行在线连续测量的后向散射光探头。
背景技术：
现在国内外对工业污染源排放的烟道气中对烟尘颗粒物浓度进行现场在线连续自动监测，大多采用光学不透明度法，其原理是将一束光射入烟道，由于颗粒物的吸收和散射，光的强度衰减，光束穿过烟尘后其光的强度减弱，当燃烧介质稳定，烟道长度固定，其光强度的减弱和烟道内颗粒物浓度有关，因而可通过烟道前后光强度的变化确定烟尘颗粒物浓度。
用光学不透明法测定烟尘颗粒物浓度方便，但有一定的限制，当烟尘颗粒物的浓度低时，测量的灵敏度不高，而且对浓度检测限与光路长度有关，对特高浓度的烟尘，光路又长时，光线也无法穿透，同样受到限制。随着高效除尘装置的推广使用，检测低浓度烟尘的需求逐步增加，为检测除尘器的除尘效率，除尘器前后安装浓度检测装置的用户也在逐步增加，这样除尘前是高浓度，除尘后是低浓度，在一些场合使用光学不透明度法测定就受到限制。因此人们研制了采用后向散射光原理检测烟尘颗粒物浓度的装置。这类检测装置的优点是检测结果与光路的长度无关，安装方便，灵敏度高。原理是将一束光射入烟道，光束与烟尘颗粒物相互作用产生散射，散射光的强弱与总散射截面成正比，当烟尘颗粒物浓度升高时，烟尘颗粒物的总散射截面增大，散射光增强，通过测量散射光的强弱即可得到烟尘颗粒物的浓度，实验测试，分辨率可达到0.02mg/m3。但现有的后向散射光颗粒物浓度检测装置，在现场检测中，光能未充分利用检测标定，缺乏校准手段，使用时检测准确度达不到0.02mg/m3。
发明内容
本实用新型的宗旨是为克服现有后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头的上述不足，提供一种充分利用光能、光线均匀、便于校准的后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头。
本后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头，它包括探头架、光发射管、光接收管，光发射管与光接收管安装在探头架上，光发射管的轴线与光接收管的轴线相互交叉，光发射管具有灯壳、发光物镜筒、灯座、灯、物镜，发光物镜筒的一端与物镜安装在探头架，灯壳安装在发光物镜筒的另一端，灯座安装在灯壳，灯安装在灯座；光接收管具有接收物镜筒、物镜、光敏电池座、光敏电池，接收物镜筒的一端与物镜安装在探头架，接收物镜筒的另一端安装着光敏电池座，光敏电池安装在光敏电池座并位于物镜的焦点，其特征是在光发射管内安装着椭球面反射镜，灯的发光点位于椭球面反射镜的焦点，椭球面反射镜的另一个焦点与物镜的前焦点重合；在探头架安装着两个圆弧挡光板，两个挡光板分别安装在两个电动机的转轴上，在挡光板上安装着碰钉，碰钉位于探头架的两个限位钉之间；一个挡光板位于光发射管的物镜外，另一个挡光板位于光接收管的物镜外；在光发射管的物镜与相配套的挡光板之间安装着分光板，分光板与光发射管的轴线成45°角；在探头架还安装着聚反镜，聚反镜为平凸透镜，在平的一面镀的反光膜，该聚反镜位于光发射管旁，聚反镜的光轴与光发射管的轴线垂直，并与光发射管主光轴及光接收管主光轴交叉。
为了校准量程，在上述的后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头加设配套的部件，即在光接收管的物镜与相配套的挡光板之间也安装一个分光板，该分光板与光接收管的轴线成60°角；在探头架再安装一个聚反镜，该聚反镜位于光接收管旁，在该聚反镜与分光板之间安装着滤光镜，两个聚反镜的光轴重合。
本实用新型采用了椭球面反射镜，充分利用光能，光强度均匀；具有两个挡光板，可设置零点，量程校准方便，还可在光学窗口污染时进行数据修正，不影响测量准确性；可检测的烟尘颗粒范围大，更为准确地体现烟道内的浓度值，准确度达到0.02mg/m3。
图1是本实用新型实施例的结构图，图沿两条交叉光轴剖开。
图2是与图1相对应的左视图。
图3是挡光板的安装图，图中局部剖开。
图4是零位校准图。
图5是量程校准图。
上述图中1、灯座2、灯3、椭圆面反射镜4、物镜5、镜座6、压圈7、聚反镜8、反射膜9、探头架10、通光孔11、光发射管主光轴12、挡光板13、前横板14、光接收管主光轴15、通光孔16、挡光板17、镜座18、滤光镜19、聚反镜20、接收物镜筒21、光接收管22、光敏电池座23、光敏电池24、物镜25、分光板26、后横板27、分光板28、发光物镜筒29、光发射管30、前灯壳31、后灯壳32、电动机33、电动机34、轴35、限位钉36、碰钉37、顶板38、限位钉具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本实用新型进行详细说明，但本实用新型不局限于下述的实施例。
本实用新型的结构见图1、图2，它包括探头架9、光发射管29、光接收管21，光发射管29与光接收管21安装在探头架9上，光发射管29与的轴线与光接收管21的轴线相互交叉，即光发射管主光轴11与光接收管主光轴14相互交叉，本实施例中，上述两光轴的夹角为30°，光发射管29具有灯壳、发光物镜筒28、灯座1、灯2、物镜4，灯壳由前灯壳30与后灯壳31安装在一起构成，发光物镜筒28的右端与物镜4安装在镜座5，镜座5安装在探头架9，灯壳安装在发光物镜筒28的左端，灯座1安装在灯壳，灯2安装在灯座1；光接收管21具有接收物镜筒20、物镜24、光敏电池座22、光敏电池23，接收物镜筒20的右端与物镜24安装在镜座17，镜座17安装在探头架9，接收物镜筒20的左端安装着光敏电池座22，光敏电池23安装在光敏电池座22并位于物镜24的焦点，其特征是在光发射管29的后灯壳31内安装着椭球面反射镜3，灯2的发光点位于椭球面反射镜3的左焦点，椭球面反射镜3的右焦点与物镜4的光源测焦点即前焦点重合；在探头架9安装着圆弧挡光板12与挡光板16，两个挡光板匀安装在电动机的转轴上，在挡光板上安装着碰钉，碰钉位于探头架的两个限位钉之间，如挡光板16安装在电动机33的轴34上，挡光板16上安装着碰钉36，碰钉36位于限位钉38与限位钉35之间，见图3。挡光板12位于光发射管29的物镜4外，挡光板16位于光接收管21的物镜24外；在光发射管29的物镜4与挡光板12之间安装着分光板27，分光板27与光发射管29的轴线即光发射管主光轴11成45°角，在光接收管21的物镜24与挡光板16之间安装着分光板25，分光板25与光接收管21的光轴即光接收管主光轴14成60°角。在探头架9还安装着聚反镜7与聚反镜19，聚反镜为平凸透镜，在平的一面镀的反光膜，如聚反镜7的平面镀反光膜8。聚反镜7位于光发射管29旁，聚反镜7的光轴与光发射管29的轴线垂直，并与光发射管主光轴11及光接收管主光轴14交叉。聚反镜19位于光接收管21旁，聚反镜19的光轴与聚反镜7的光轴重合，在聚反镜19与分光板25之间安装着滤光镜18。
测量时，挡光板12与挡光板16转到图1所描述的位置，从灯2发出的光线经物镜4与分光板27进入烟道，照明烟道内的颗粒物。光线经颗粒物散射，通过分光板25与物镜24聚焦到光接收管21的光敏电池23表面，变为电信号。光敏电池23上的电流大小正比于颗粒物的浓度。零位校准时，开动电动机32带动挡光板12与挡光板16转动到图4中所示的位置，挡光板12挡住由灯2发出的经物镜4透过分光板27的光线，经分光板27反射的光线射到聚反镜7，再经聚反镜7与分光板27射向挡光板16，由于被挡光板16挡住，光敏电池23接收不到从灯2发出的光线，光敏电池23无电流，此时为整个装置的零位，这样可检查整个装置的零位是否正确。当挡光板12与挡光板16转动到图5所示的位置时，挡光板12当住光发射管29进入烟道的光线，光线进入聚反镜7反射至滤光镜18，经聚反镜19反射至分光板25，经分光板25反射至物镜24并聚焦到光敏电池23表面，光敏电池产生电流，即为量程校准过程。滤光镜18吸收的光强，可作为一定烟尘浓度的吸收光强，其余的即散射光强。
随着检查时间的延长，分光板27与分光板25被烟气沾污，降低光敏电池23产生的电流，影响测量结果，此时的电流值与在系统中储存的起始值相比较，即可得出因污染而产生的参考光损失值，在以后的测量结果中，按损失值比较校正，即可得到检查的准确值。
权利要求1.一种后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头，它包括探头架、光发射管、光接收管，光发射管与光接收管安装在探头架上，光发射管的轴线与光接收管的轴线相互交叉，光发射管具有发光物镜筒、灯座、灯、物镜，发光物镜筒的一端与物镜安装在探头架，灯座安装在发光物镜筒的另一端，灯安装在灯座；光接收管具有接收物镜筒、物镜、光敏电池座、光敏电池，接收物镜筒的一端与物镜安装在探头架，接收物镜筒的另一端安装着光敏电池座，光敏电池安装在光敏电池座并位于物镜的焦点，其特征是在光发射管内安装着椭球面反射镜，灯的发光点位于椭球面反射镜的焦点，椭球面反射镜的另一个焦点与物镜的前焦点重合；在探头架安装着两个圆弧挡光板，两个挡光板分别安装在两个电动机的转轴上，在挡光板上安装着碰钉，碰钉位于探头架的两个限位钉之间；一个挡光板位于光发射管的物镜外，另一个挡光板位于光接收管的物镜外；在光发射管的物镜与相配套的挡光板之间安装着分光板，分光板与光发射管的轴线成45°角；在探头架还安装着聚反镜，聚反镜为平凸透镜，在平的一面镀的反光膜，该聚反镜位于光发射管旁，聚反镜的光轴与光发射管的轴线垂直，并与光发射管主光轴及光接收管主光轴交叉。
2.根据权利要求1所述的后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头，其特征是在光接收管的物镜与相配套的挡光板之间安装着另一个分光板，该分光板与光接收管的轴线成60°角；在探头架还安装着另一个聚反镜，该聚反镜位于光接收管旁，在该聚反镜与分光板之间安装着滤光镜，两个聚反镜的光轴重合。
专利摘要一种后向散射光烟尘颗粒物浓度测量探头，它包括探头架、安装在探头架并且光轴相互交叉的光发射管与光接收管，光发射管具有灯、物镜，光接收管具有物镜、光敏电池，其特征是在光发射管内安装着椭球面反射镜，椭球面反射镜的一个焦点与物镜的前焦点重合；在探头架安装着两个可转动的并可限位的圆弧挡光板，一个挡光板位于光发射管的物镜外，另一个挡光板位于光接收管的物镜外；在光发射管的物镜与相配套的挡光板之间安装着分光板，在探头架还安装着聚反镜，聚反镜位于光发射管旁。可在光接收管的物镜外安装另一个分光板，并在光接收管旁再一个聚反镜。本实用新型充分利用光能、光线均匀、便于校准、准确度达到0.02mg/m
文档编号G01N21/53GK2752758SQ20042011710
公开日2006年1月18日 申请日期2004年12月3日 优先权日2004年12月3日
发明者张建茸 申请人:张建茸