一种光学粉尘浓度检测装置的制作方法

本实用新型涉及基于光学散射原理的粉尘浓度检测设备的生产技术领域，具体是一种光学粉尘浓度检测装置。

背景技术：

现有技术中，目前对于粉尘浓度的测量主要采用三种方法：(1)采用计重法原理的滤膜式粉尘采样器(2)采用光学散射原理的粉尘测量仪(3)采用静电感应原理的粉尘测量仪。

称重法原理主要通过吸气式粉尘采样器，把空气中的粉尘过滤到滤膜上，然后配合精密天平称量清洁滤膜和含尘滤膜的重量差，该重量差即为吸入的计量体积空气中的粉尘含量，通过计算可得出环境中的质量浓度，该方法操作麻烦，无法连续在线监测。

相比于称重法的滤膜式粉尘检测设备，对于采用光学散射原理的粉尘测量设备而言，是利用粉尘粒子对光产生散射效应的原理来测量的。散射光的强度与粉尘浓度成一定的函数关系，既定光强的入射光照射到含尘空气后产生散射光被接收器接收，通过测量散射光的光强可推算出粉尘浓度。该方法克服了称重法原理的诸多缺点，可实现在线测量，因其具有在线实时检测、操作简便等特征，得到了更为广泛的应用。

然而现有技术中，由于测量光会受到环境光及一些杂散反射光的影响，因此，目前采用光学散射原理的检测装置均对测量腔进行了遮光处理，有的采用迷宫式的腔体结构，有的采用风扇吸入式的测量腔体，总之测量腔要能够避免环境光和杂散反射光的干扰，这样必然造成测量腔与测量环境形成半隔离状态，需要让被测空气通过入口进入测量腔然后再从出口流出测量腔。在煤矿等粉尘含量较高且高温高湿的环境下，测量腔常常在几十天甚至几天内造成污染、堵塞，若带有风扇则会出现风扇的堵转和损坏，使仪器无法按设想的原理工作。

同时，对于采用开放式的测量腔结构的设计，基于光学散射原理的实现连续在线监测，现有技术中就如何排除其他反射面及散射面的自身光发射管发出的光干扰，即：由发射管发射出来的测量光束，由于其他部件及反射、散射面反射回来的光束也部分产生了对接收端的原有粉尘散射光的干扰，当前，如何解决反射光等其它光束的干扰，依然是光学粉尘检测装置的重点研究课题。

技术实现要素：

本实用新型所述的一种光学粉尘浓度检测装置，采用创新结构的吸光室结构，极大地限制了由于测量腔体端面反射等状况导致的反射光束的检测干扰，同时基于开放式的检测腔空间结构，可实现实时精确的粉尘浓度测量，在保障检测数据符合实际的前提下，进一步提高了光学粉尘检测装置的检测精准性。

为实现上述技术目标，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种光学粉尘浓度检测装置，包括壳体、主控板、光学机芯及测量腔体，其特征在于：所述光学机芯与所述主控板通过紧固螺栓固定安装于所述壳体内，所述测量腔体通过紧固螺栓固设于所述壳体下端；

所述测量腔体的下端设有吸光室，所述吸光室上、下端面分别设有上对流口、下对流口；所述吸光室还包括有发射光暗室、反射光暗室及底板，反射光入口，所述发射光暗室的内侧还设有发射光入口，所述反射光暗室的内侧设有反射光入口。

进一步地，所述测量腔体还包括上盖板、连接支柱，其中所述上盖板中部均设有光路开口；所述上盖板上的光路开口与所述吸光室上端面的上对流口位置对应设置。

测量腔体的上盖板留有一个较小的光路开口，位于仪器内部机芯中的激光二极管发出的光通过该开口照射到测量腔中间的测量点，产生的散射光经过该开口进入仪器内部机芯中的光电接收管。由于激光管和光电接收管均处于仪器内部机芯中，离测量腔有一定的距离，且测量腔上盖板开口较小，根据流体特性，粉尘无法污染到激光管和光电接收管。本实用新型所述测量腔的下盖板也留有一个光路开口，在该光路开口的下侧有一个吸光室，该吸光室侧面留有光路开口。激光管发出的光通过吸光室侧面的光路开口进入到吸光室内，在吸光室内部发生多次反射，最终光能被消耗在吸光室内。

进一步地，所述主控板上的电路包括有：稳压电路、光电信号处理电路、单片机处理电路，信号输出驱动电路。

优选的，所述光学机芯发出的光为近红外光；以排除环境中的可见光产生的干扰。

所述发射光暗室和反射光暗室的内壁均涂设有不反光的黑板漆。暗室内涂有不反光的黑板漆，可以进一步确保未散射的光完全被两个暗室吸收，避免了对粉尘产生的散射光的干扰。

本实用新型技术方案，相比于现有技术所存在的有益技术效果：

基于测量腔体的开放式环境监测，可以实时采集准确的粉尘浓度数据，同时，光学机芯所发射的不可见光，通过本实用新型创新设计的吸光暗室结构，可以有效吸收排除因其他反射或散射面产生的光干扰，可以确保光学机芯所接收的散射光均为待测环境中的粉尘所产生，确保了光学机芯的采集准确性，极大提高了本装置的检测数据的准确性。

附图说明

图1为本实用新型一种光学粉尘浓度检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种光学粉尘浓度检测装置的光学机芯及测量腔体的局部结构示意图。

标记说明：

1-壳体；2-主控板；3-光学机芯；4-测量腔体；40-吸光室；41-上盖板；42-连接支柱；411-光路开口；412-发射光暗室；413-反射光暗室；414-上对流口；415-下对流口；416-发射光入口；417-反射光入口。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本实用新型的内容。

请参阅图1-2所示，一种光学粉尘浓度检测装置，包括壳体1、主控板2、光学机芯3及测量腔体4，光学机芯3与主控板2通过紧固螺栓固定安装于所述壳体1内，所述测量腔体4通过紧固螺栓固设于所述壳体1下端；

图2所示，测量腔体4的下端设有吸光室40，所述吸光室上、下端面分别上对流口414、下对流口415；所述吸光室40还包括有发射光暗室412、反射光暗室413及底板，所述发射光暗室412的内侧还设有发射光入口416，所述反射光暗室413的内侧设有反射光入口417。

如图2所示，测量腔体4还包括上盖板41、连接支柱42，其中所述上盖板41中部设有光路开口411；所述光路开口411与所述吸光室40上端面的上对流口414位置对应设置。

测量腔体4的上盖板41留有一个较小的光路开口411，位于仪器内部机芯中的激光二极管发出的光通过该开口照射到测量腔中间的测量点，产生的散射光经过该开口进入仪器内部机芯中的光电接收管。由于激光管和光电接收管均处于仪器内部机芯中，离测量腔有一定的距离，且测量腔上盖板开口较小，根据流体特性，粉尘无法污染到激光管和光电接收管。本实用新型所述测量腔的下盖板也留有一个光路开口，在该光路开口的下侧有一个吸光室，该吸光室侧面留有光路开口。激光管发出的光通过吸光室侧面的光路开口进入到吸光室内，在吸光室内部发生多次反射，最终光能被消耗在吸光室内。

主控板2上的电路包括有：稳压电路、光电信号处理电路、单片机处理电路，信号输出驱动电路。

优选的，所述光学机芯3发出的光为近红外光；以排除环境中的可见光产生的干扰。

光学机芯3和测量腔体4通过紧固件安装在壳体1上，组成本实用新型的核心光学及机械结构部件。近红外光通过光学机芯的激光管发出，经测量腔的上盖板的光路开口进入测量腔中间的测量点，然后通过测量腔体的吸光室上端面的上对流口414进入吸光室40。在测量点附近，近红外光被环境中的粉尘粒子散射，部分散射光通过测量腔体4的上盖板41进入光电接收管上，光电接收管完成光电转换后，将电信号送入主控板处理。

吸光室40设置了上对流口414和下对流口415，这两个对流口组成的通道一方面是光路通道，另外一方面也是含粉尘的空气通道，避免了粉尘沉降堆积对光路造成的影响。吸光室40设置了发射光暗室412和反射光暗室413的双暗室结构，暗室内涂有不反光的黑板漆，未散射的光完全被两个暗室吸收，避免了对散射光的干扰。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型专利的保护范围之内。