一种粉尘测量系统的制作方法

本申请涉及粉尘测量技术领域，尤其涉及一种粉尘测量系统。

背景技术：

随着中国经济的快速发展，环境问题日益突出，为响应民众对于良好生活环境的诉求，政府部门一再提高排放标准，强制高能耗企业进行技术升级。最新的排放标准要求采用湿法脱硫后增加除尘技术，实现烟气各个污染物的超低排放，降低对环境的污染。但这意味着现有粉尘检测、监测设备面临严峻的考验：超低排放对检测设备的精度灵敏度和稳定性都提出了更高的要求，并且烟气湿度增大后粉尘测量的难度大大增加。

传统的粉尘监测方法大多采用光吸收法，光散射法或β射线法。其中，光吸收法通过测量光波通过粉尘后的吸收量反推粉尘浓度，光散射法测量光照射到粉尘颗粒后发生的后向散射强度，利用mie散射理论，计算粉尘浓度。这两种方法要求烟气中的湿度较低，所以传统的光吸收法跟光散射法并不适用于湿烟气中的粉尘测量。而β射线法通过测量粉尘粒子吸收β射线的量进而计算粉尘浓度，此方法不能够连续测量，无法实现监测的目的。

因此，需要一种粉尘测量系统，可以用于测量湿度较大的待测气体中的粉尘含量。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种粉尘测量系统，能够实现湿度较大的待测气体中粉尘含量的测量，且能够实现连续测量。

有鉴于此，本申请提供了一种粉尘测量系统，包括成像探头和控制单元；

所述成像探头内设置有光源、相机和气体通道；

所述光源用于发出测量光，并使得所述测量光穿过所述气体通道中的待测气体在所述相机中形成干涉图像；

所述控制单元与所述相机通信连接，并用于根据所述干涉图像重建预设位置处的气体颗粒图像，所述气体颗粒图像用于计算所述待测气体中的粉尘含量。

优选地，

所述气体通道与外界连通。

优选地，

所述光源和所述相机相对设置在所述气体通道两侧。

优选地，

所述光源由单颗led或者led阵列组成。

优选地，

所述测量光的波长在480mm至500mm范围内。

优选地，

所述成像探头还包括设置在所述光源和/或所述相机前的透光件。

优选地，

所述的粉尘测量系统还包括用于吹扫组件，所述吹扫组件用于吹扫所述透光件表面的粉尘颗粒和液滴。

优选地，

所述吹扫组件包括设置在出风口和吹扫单元；

所述出风口设置在所述成像探头中，且位于所述透光件处；

所述吹扫单元用于输出吹扫气体，且与所述出风口连通。

优选地，

当所述相机前设置有透光件时，所述相机与所述透光件贴合。

优选地，

所述的粉尘测量系统，还包括设置在所述成像探头中的温控单元，所述温控单元用于将所述相机的温度控制在预设范围内。

优选地，

所述温控单元为半导体制冷模块。

优选地，

所述成像探头的数量为多个，且均与所述控制单元通信连接。

优选地，

所述控制单元还用于根据所述气体颗粒图像计算粉尘颗粒数量，并根据所述粉尘颗粒数量计算所述待测气体中的粉尘含量。

优选地，

所述的粉尘测量系统，还包括与所述控制单元通信连接的显示单元；

所述显示单元用于显示粉尘含量。

优选地，

所述控制单元还与所述吹扫单元连接，用于控制所述吹扫单元输出吹扫气体。

优选地，

所述控制单元还与所述温控单元连接，用于控制所述温控单元。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种粉尘测量系统，包括成像探头和控制单元；成像探头内设置有光源、相机和气体通道；光源发出测量光，测量光穿过气体通道中的待测气体，经过气体颗粒的光束和不经过气体颗粒的光束会发生干涉并在相机成像；控制单元与相机通信连接，可以根据干涉图像重建预设位置处的气体颗粒图像，因为气体颗粒中的液滴对光的吸收能力较差，而气体颗粒中的粉尘颗粒对光的吸收能力较强，所以经过二者的光束在干涉图像上会呈现较大差异，因此在重建的气体颗粒图像中可以准确地分辨出液滴和粉尘颗粒，所以根据气体颗粒图像便可以计算粉尘颗粒数量，然后再根据粉尘颗粒数量计算待测气体中的粉尘含量，即使待测气体湿度很大，本申请实施例中的也可以实现粉尘含量的准确测量，且能够实现连续测量，不仅如此，本申请实施例还可以根据气体颗粒图像计算粉尘颗粒的直径大小等其他参数。

附图说明

图1为本申请实施例提供的粉尘测量系统的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

发明人在研究中发现，鉴于光吸收法，光散射法和β射线法都不能实现湿度较大的待测气体中粉尘含量的测量，目前出现了稀释抽取式前散射法，具体是通过稀释、加热等操作消除液滴对光散射的影响，但其本质依然是光散射法，并且该方法在采样和排放的过程中，气体温度变化剧烈，容易堵塞探头1和管道。

因此，本申请实施例提供了一种粉尘测量系统，能够实现湿度较大的待测气体中粉尘含量的测量，能够实现连续测量，且不存在气体温度变化剧烈导致探头1和管道堵塞的问题。

具体请参阅图1，本申请实施例提供的粉尘测量系统的一个实施例的结构示意图。

本申请提供了一种粉尘测量系统的一个实施例，包括成像探头1和控制单元21。

成像探头1内设置有光源11、相机13和气体通道12。

光源11用于发出测量光，并使得测量光穿过气体通道12中的待测气体在相机13中形成干涉图像。

需要说明的是，待测气体中的气体颗粒包括粉尘颗粒和液滴，气体颗粒可以吸收测量光，所以经过气体颗粒的光束和不经过气体颗粒的光束会发生干涉并在相机13成像。

本申请实施例对相机13和光源11的位置不做具体限定，只要光源11发射的测量光可以到达相机13整个靶面即可。

另外，为了实现粉尘含量的更准确的测量，一般不会将气体通道12设置较厚，例如可以设置在0.8cm至1.1cm之间。

控制单元21与相机13通信连接，并用于根据干涉图像重建预设位置处的气体颗粒图像，气体颗粒图像用于计算待测气体中的粉尘含量。

需要说明的是，虽然粉尘颗粒和液滴都能吸收光，但因为气液滴对光的吸收能力较差，而粉尘颗粒对光的吸收能力较强，所以经过二者的光束在干涉图像上会呈现较大差异，因此在重建的气体颗粒图像中可以准确地分辨出液滴和粉尘颗粒，所以根据气体颗粒图像便可以计算粉尘颗粒数量，然后再根据粉尘颗粒数量计算待测气体中的粉尘含量。

另外，根据干涉图像重建气体颗粒图像是现有技术，例如可以利用傅里叶变换和衍射定律进行重建，本申请实施例对此不做详述。

在本申请实施例中，粉尘测量系统利用干涉原理，不仅可以实现粉尘含量的准确且连续测量，还可以根据气体颗粒图像计算粉尘颗粒的直径大小等其他参数；而且，本申请可以将光源11和相机13固定在成像探头1中，无机械转动结构，系统稳定，维护量小；不仅如此，本申请实施例中的粉尘测量系统的粉尘测量范围广，不仅适用于低浓度粉尘的测量，还适用于高浓度粉尘的测量。

进一步地，气体通道12与外界连通。

可以理解的是，由于气体通道12与外界连通，所以可以将成像探头1直接放在待测气体中，实现粉尘含量的原位测量，而不需进行抽气等采样操作，因此不需要额外的抽气设备。

进一步地，为了实现测量光穿过待测气体后在相机13中成像，如图1所示，可以将光源11和相机13相对设置在气体通道12两侧。

进一步地，光源11由单颗led或者led阵列组成，可以理解的是，当光源11由led阵列组成时，可以形成结构光。

进一步地，可以将测量光的波长在480mm至500mm范围内，因为在该范围内，液滴对测量光的吸收能力更低，从而加大液滴与粉尘颗粒形成的干涉图像的差别，以实现液滴和粉尘颗粒的高精度分辨与测量。

进一步地，成像探头1还可以包括设置在光源11和/或相机13前的透光件14。

可以理解的是，待测气体中含有很多粉尘，还可能含有腐蚀性气体，所以为了保护光源11和相机13，可以在相机13和光源11前设置透光件14，其中透光件14可以采用保护玻璃。

进一步地，粉尘测量系统还可以包括用于吹扫组件，吹扫组件用于吹扫透光件14表面的粉尘颗粒和液滴。

可以理解的是，随着粉尘测量系统的使用，透光件14表面可能附着液滴和粉尘颗粒，会影响透光件14的透光性，所以可以通过吹扫组件对透光件14进行清理，达到保证透光件14清洁的目的；具体地，吹扫组件可以向透光件14上喷射高压气体。

进一步地，吹扫组件可以包括设置在出风口15和吹扫单元23；

出风口15设置在成像探头1中，且位于透光件14处，如图1所示，出风口15具体设置在透光件14表面一侧，且与透光件14呈一定夹角，需要说明的是，出风口15的设置位置不限于图1所示的位置。

吹扫单元23用于输出吹扫气体，且与出风口15连通。

需要说明的是，吹扫单元23的设置位置不做具体限定，可以与控制单元21集成在一起。

进一步地，为了降低相机13与透光件14间介质对测量结果的影响，当相机13前设置有透光件14时，可以将相机13与透光件14贴合。

进一步地，粉尘测量系统，还可以包括设置在成像探头1中的温控单元16，温控单元16用于将相机13的温度控制在预设范围内，如图1所示，温控单元16与相机13连接，可以理解的是，温控单元16也可以不与相机13连接，只要能够控制相机13的温度即可。

需要说明的是，相机13一般为工业相机13，工业相机13的工作温度一般在60度以下，所以需要设置温控单元16控制相机13的温度，使得相机13的温度在正常工作温度的范围内。

进一步地，因为工业相机13的工作温度一般在60度以下，而在实际测量中，待测气体很可能是烟囱中的烟气等高温气体，所以可以将温控单元16设置为半导体制冷模块；进一步地，为了满足将温控单元16集成在成像探头1内的要求，可以采用小型半导体制冷模块。

进一步地，为了保证相机13温度的有效控制，可以采用具备一定保温能力的材料制作成像探头1，以隔绝外部环境的温度。

进一步地，探头1的数量可以为多个，且均与控制单元21通信连接，以实现分布式测量。

进一步地，控制单元21还可以用于根据气体颗粒图像计算粉尘颗粒数量，并根据粉尘颗粒数量计算待测气体中的粉尘含量。

可以理解的是，根据气体颗粒图像计算粉尘颗粒数以及根据粉尘颗粒数量计算待测气体中的粉尘含量也可以通过其他设备实现。

进一步地，粉尘测量系统，还可以包括与控制单元21通信连接的显示单元22，显示单元22用于显示粉尘含量，除此之外，显示单元22还可以用于显示气体颗粒图像和粉尘颗粒数量等其他信息。

进一步地，控制单元21还可以与吹扫单元23连接，用于控制吹扫单元23输出吹扫气体。

进一步地，控制单元21还与温控单元16连接，用于控制温控单元16。

需要说明的是，在本申请实施例中，可以将控制单元21、显示以及吹扫单元23单独设置，也可以集成在一起，形成如图1所示的分析主机2，使得粉尘测量系统只包括成像探头1和分析主机2两部分，从而方便使用。

另外，在粉尘测量系统使用一段时间后，可以进行自检，标定出保护玻璃上面的污渍以及划痕等等，方便后续分析处理得到准确的结果。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。