激光散射油烟监测仪的制作方法

本发明涉及到油烟监测领域，特别是涉及到一种激光散射油烟监测仪。
背景技术：
随着餐饮行业的快速发展，油烟污染问题日益突出，已成为环保投诉的热点之一。饮食业油烟污染的常规监测也越来越收到业界关注。由于饮食业油烟属于间断排放，浓度时高时低，而传统的检测方法对现场测试条件要求高，样品需带回实验室分析，检测周期长。因此寻求一种适合于餐饮业油烟现场快速实时的检测方法，已成为当务之急。目前常见的安装于排放现场的油烟探测器多采用电化学的原理，将电化学传感器置于烟气通道内，输出信号受排烟管道内温度、湿度、烟气流速变化的影响较大，并且电化学传感器检测油烟浓度时必须与烟气接触，容易被油烟污染，油烟探测精度难以保证。现有的激光检测系统需采用光强稳定且精度高的光源，然而此类光源价格昂贵，所需要的成本较大。而价格较低的普通激光器作为光源时，其光强会发生波动，从而造成系统不能正常工作。技术实现要素：本发明的主要目的为提供一种激光散射油烟监测仪，解决普通激光器在测量油烟浓度时光强不稳定的问题。本发明提出了一种激光散射油烟监测仪，包括机身，机身内部设置有激光光源、分光镜、第一光接收器、第二光接收器，输出处理器；所述激光光源，用于发射激光光束；所述分光镜，用于将所述激光光束分成检测光束和校正光束，所述机身一端开口，监测仪工作时，所述检测光束从所述开口射出；所述第一光接收器，用于接收散射光，并将所述散射光转换成第一电信号，所述散射光由所述检测光束照射排烟管道内的油烟而形成；所述第二光接收器，用于接收所述校正光束，并将所述校正光束转换成第二电信号；所述输出处理器，用于根据所述第一电信号和第二电信号计算出所述排烟管道内的油烟浓度。优选地，所述开口处连接有均流筒，所述均流筒呈圆筒状，筒壁设置有均匀分布的小孔，所述小孔的孔径大小为2mm—15mm；监测仪工作时，所述检测光束及所述第一光接收器接收的散射光从所述均流筒中通过。优选地，所述均流筒远离所述机身的一端设置暗室，暗室上留有一小孔，使得所述检测光束从所述小孔进入暗室。优选地，所述第一光接收器包括第一光感应器和凸透镜，所述凸透镜处于所述第一光感应器的前方，且所述第一光感应器的中心处于所述凸透镜的主光轴上。优选地，还包括吹扫气孔，该吹扫气孔设置于所述第一光接收器的前方；监测仪工作时，所述吹扫气孔输出稳定的气流以阻挡油烟污染所述第一光接收器。优选地，所述分光镜分出的检测光束与所述凸透镜的主光轴呈1度—25度角。优选地，所述激光光源包括激光二极管发射器，发射功率包括10mw—250mw，波长范围包括400nm—1000nm。优选地，所述分光镜包括偏振分光镜或非偏振分光镜，分光比范围为1：99—1：1。优选地，所述输出处理器包括数据输出接口；所述数据输出接口，与计算设备连接，用于将所述油烟浓度发送到所述计算设备。优选地，所述机身上还设置有固定法兰。本发明的另一个方面，还提出了一种检测油烟浓度方法，包括：上述任意一项的激光散射油烟监测仪通过激光光源产生激光光束；通过分光镜将所述激光光束分成检测光束和校正光束，所述检测光束照射排烟管道内的油烟后产生散射光；通过第一光接收器接收所述散射光，并将所述散射光转换成第一电信号；通过第二光接收器接收所述校正光束，并将所述校正光束转换成第二电信号；通过输出处理器处理所述第二电信号，计算出所述激光光源的光强变化值；使用所述光强变化值对所述第一电信号进行补偿校正，获得校正后的第一电信号；利用油烟浓度-散射光强度关系处理所述校正后的第一电信号，计算出所述排烟管道内的油烟浓度。本发明提出了一种激光散射油烟监测仪，利用分光镜将激光光束分成检测光束和校正光束，检测光束用于检测油烟浓度，校正光束用于校正光源强度。本发明提供的激光散射油烟的监测仪检测部分安装在排烟管道外，避免受排烟管道内高温高湿油烟物质的影响，提高传感器的使用寿命，同时受现场环境影响较小，防污染能力强，同时，还具有自我校正功能，双光路系统可对光源因环境变化产生的光强度波动进行自我校正，保证检测结果的准确性。附图说明图1为本发明激光散射油烟监测仪一实施例的结构示意图；图2为本发明检测油烟浓度方法与国标方法测试结果比较。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参照图1，本发明实施例提出了一种激光散射油烟监测仪，包括机身，机身内部设置有激光光源4、分光镜7、第一光接收器、第二光接收器2，输出处理器6；激光光源4，用于发射激光光束；分光镜7，用于将所述激光光束分成检测光束9和校正光束8，所述机身一端开口，监测仪工作时，检测光束9从所述开口射出；所述第一光接收器，用于接收散射光10，并将散射光10转换成第一电信号，散射光10由检测光束9照射排烟管道内的油烟而形成；第二光接收器2，用于接收校正光束8，并将校正光束8转换成第二电信号；输出处理器6，用于根据所述第一电信号和第二电信号计算出所述排烟管道内的油烟浓度。本实施例中，激光散射油烟监测仪主要用于监测排烟管道内的油烟浓度。激光散射油烟监测仪包括机身，机身内部设置有激光光源4、分光镜7、第一光接收器、第二光接收器2，输出处理器6。机身是监测仪的壳体，用于固定上述各部件的位置。第一光感应器1、第二光接收器2通过必要的电路或通讯线路分别与输出处理器6连接。激光光源4、输出处理器6通过电路分别与稳压电源14连接。激光散射油烟监测仪的检测部分安装在排烟管道外部。机身一端开口，同时在排烟管道上开设通孔，开口与通孔相对，使得由分光镜7分出的检测光束9通过上述通孔照射到排烟管道内。通常在开口处还连接有均流器，均流器安装于排烟管道内部。激光散射油烟监测仪工作时，先点亮激光光源4，产生激光光束。激光光束通过分光镜7，分为两道光束，分别为检测光束9和校正光束8。检测光束9用于照射排烟管道内的油烟物质，以产生散射光10。校正光束8用于监测光源光强变化。检测光束9射入均流筒11中，并经均流筒11内油烟物质散射后形成散射光10。散射光10照射在第一光接收器上。第一光接收器包括两部分，一部分为凸透镜5，用于汇聚散射光10，另一部分为第一光感应器1，用于将接收到的散射光10转换成第一电信号。第一电信号的强度随散射光10的强度增大而变大。校正光束8被第二光接收器2所接收。第二光接收器2将接收到的校正光束8转换成第二电信号。第二电信号的强度随校正光束8的强度增大而变大。由于校正光束8是直接由激光光束分离出来，其强度与激光光束成正比。因此检测校正光束8的强度可获知激光光源4产生的激光光束的强度变化，进而获得检测光束9的强度变化。第二光接收器2检测出校正光束8的光强度大小及变化情况后，和初始基准光强度比较之后，对第一电信号进行补偿校正。激光光束的初始基准光强度可设为1，校正光束的光强度为x，散射光的光强度为y，油烟浓度为t。n秒后，若激光光束强度降低为0.99，通过第二电信号计算出的校正光束的光强度变为0.99x，通过第一电信号计算出的校正光束的光强度变为y’。由于散射光y’与激光光源强度成正比，与油烟浓度成正比。此时要求解此刻的油烟浓度，需使用校正后的散射光强度。校正后的散射光的光强度为：y”＝y’/0.99。输出处理器6根据第一电信号和第二电信号计算出排烟管道内的油烟浓度。散射光10的强度与油烟物质浓度成正比，也与检测光束9的强度成正比。通过第二电信号可确定检测光束9的强度，而通过第一电信号可确定散射光10的强度，进而计算出油烟物质浓度。可选的，所述开口处连接有均流筒11，均流筒11呈圆筒状，筒壁设置有均匀分布的小孔，所述小孔的孔径大小为2mm—15mm；监测仪工作时，检测光束9及所述第一光接收器接收的散射光10从均流筒11中通过。均流筒11远离所述机身的一端设置暗室13，暗室13上留有一小孔，使得检测光束9从所述小孔进入暗室13。本实施例中，机身开口处连接有均流筒11，均流筒11的一部分伸入排烟管道内。伸入部分的筒壁设置有均匀分布的小孔，带有油烟物质的气体可从小孔通过。小孔的孔径大小可以是2mm—15mm。在均流筒11伸入排烟管道内的一端设置有暗室13，用以形成光陷阱。暗室13将入射的检测光束9吸收，使之不与均流筒11壁或排烟管道内壁发生发射，减少对散射光10的干扰。在一实施例中，暗室13设置为双层夹板，在接收检测光束9的一侧夹板上设置有小孔，该小孔刚好可使检测光束9射入。可选的，所述第一光接收器包括第一光感应器1和凸透镜5，凸透镜5处于所述第一光感应器1的前方，且第一光感应器1的中心处于凸透镜5的主光轴上。本实施例中，第一光接收器包括第一光感应器1和凸透镜5。凸透镜5设置在第一光感应器1前部，并且将散射光10聚集在第一光感应器1上。第一光感应器1中心处于所述凸透镜5的主光轴上。第一光感应器1可设置在凸透镜5的焦距或接近焦距的位置。可选的，还包括吹扫气孔3，吹扫气孔3设置于所述第一光接收器的前方；监测仪工作时，吹扫气孔3输出稳定的气流以阻挡油烟污染所述第一光接收器。本实施例中，为了进一步提高激光散射油烟监测仪的检测灵敏度和精确度，还设置有吹扫气孔3。吹扫气孔3设置在凸透镜5的前部位置，用于将清洁空气引至凸透镜5前方，以隔离排烟管道内的油烟物质。在一实施例中，吹扫气孔3与空压机连接，工作时从扫气孔排出稳定的气流，这样可以保持机身内部的光学元件的洁净度，使系统能在长时间内稳定运行，增加监测仪寿命，降低维护工作量。在另一实施例中，激光散射油烟监测仪安装于排烟管道的风机前端，管道内产生较大负压，空气直接从吹扫气孔3流入，可隔绝油烟物质与光学器件接触。可选的，分光镜7分出的检测光束9与凸透镜5的主光轴呈1度—25度角。本实施例中，检测光束9与凸透镜5的主光轴所成角度可以设置为1度—25度。经多次测试，该角度范围为最佳角度。在该角度范围内，检测光束9照射在油烟物质上时，其散射效果最好。可选的，激光光源4包括激光二极管发射器，发射功率包括10mw—250mw，波长范围包括400nm—1000nm。本实施例中，激光光源4可采用激光二极管发射器。激光二极管发射器可发出亮度较高，稳定性、单色性强的激光。激光光源4的发射功率为10mw—250mw，波长范围为400nm—1000nm。可根据不同排烟管道内高温高湿油烟物质的状况，选用特定波长、特定发射功率的激光光源4。可选的，分光镜7包括偏振分光镜或非偏振分光镜，分光比范围为1：99—1：1。分光镜，又称分束镜(beamsplitter)，是一个可以将一束光分成多束的光学装置。非偏振型分光镜，入射光束在半透面上部分反射，部分透射形成两束光，光源根据半透面的(透射率：反射率)比例进行分离，除光强度外其余性质与入射光相同。偏振型分光镜，入射光束在半透面上，半透面由数层偏振片构成，经过数次透反射-反透射过程，入射光束按照偏振相性被分离。光源强度根据(透射偏振角范围：反射偏振角范围)比例分离，除光强度外分离后的两束光，光波的偏振态不同。本实施例中的分光镜7将激光光束分成两道光束，分别为检测光束9和校正光束8。可根据实际需要选用不同分光比的分光镜。分光比范围可以是1：99—1：1。可选的，输出处理器6包括数据输出接口；所述数据输出接口，与计算设备连接，用于将所述油烟浓度发送到所述计算设备。本实施例中，输出处理器6包括数据处理单元和数据输出接口。数据处理单元根据所述第一电信号和第二电信号的大小计算出排烟管道内的油烟浓度。数据输出接口与计算设备连接，用于将油烟浓度发送到计算设备。在此处，数据处理单元可采用单片机，数据输出接口则可采用多种输出方式，如s232或rs484数字接口、4-20ma或1-5v模拟接口、开关量等。计算设备可以是电子计算机。可选的，所述机身上还设置有固定法兰12。本实施例中，固定法兰12的位置可调节。在安装监测仪时可根据现场情况调节均流筒11的安装距离。本发明实施例还提出了一种检测油烟浓度方法，包括：上述任意一项的激光散射油烟监测仪通过激光光源产生激光光束；通过分光镜将所述激光光束分成检测光束和校正光束，所述检测光束照射排烟管道内的油烟后产生散射光；通过第一光接收器接收所述散射光，并将所述散射光转换成第一电信号；通过第二光接收器接收所述校正光束，并将所述校正光束转换成第二电信号；通过输出处理器处理所述第二电信号，计算出所述激光光源的光强变化值；使用所述光强变化值对所述第一电信号进行补偿校正，获得校正后的第一电信号；利用油烟浓度-散射光强度关系处理所述校正后的第一电信号，计算出所述排烟管道内的油烟浓度。采用本实施例的检测油烟浓度方法在实验室进行油烟浓度测量，将测量结果与采用国标gb18483-2001记载的油烟分析方法的测量结果进行比较，结果如下表：国标测试浓度(mg/m3)测试结果(mg/m3)11.0222.0132.9644.0155.0665.9977.0887.95将上表的数据绘制成折线图，如图2所示。图2为本发明检测油烟浓度方法与国标方法测试结果比较。图2可以看出，本发明提供的检测油烟浓度方法与国标方法的误差在1％左右，相关系数为0.9997。由此可说明本发明提供的检测油烟浓度方法具有优良的准确度及精度。本发明提出了一种激光散射油烟监测仪，利用分光镜将激光光束分成检测光束和校正光束，检测光束用于检测油烟浓度，校正光束用于校正光源强度。本发明提供的激光散射油烟的监测仪检测部分安装在排烟管道外，避免受排烟管道内高温高湿油烟物质的影响，提高传感器的使用寿命，同时受现场环境影响较小，防污染能力强，同时，还具有自我校正功能，双光路系统可对光源因环境变化产生的光强度波动进行自我校正，保证检测结果的准确性。以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。当前第1页12