一种对穿激光粉尘仪的制作方法

1.本发明属于激光设备领域，尤其涉及一种对穿激光粉尘仪。


背景技术：

2.现有技术中带自动校准功能的粉尘仪，其结构主要有两种：(a)校准信号探测器和光源在同一端，在测量过程中未考虑光程差对测量结果的影响，最终影响粉尘仪检测结果的准确性；(b)校准信号探测器和检测信号探测器在同一端，在安装过程中，需要对两路光路进行调整，安装难度较大，只适用于烟囱尺寸较小的工况。
3.传统的透射法粉尘仪光路为：激光由激光光源发出，经过烟囱另一端的反射镜反射后，被激光光源同侧的检测信号探测器接收，在粉尘仪实际安装过程中，安装孔位会存在少许偏差，通过调整系统的安装角度也无法确保光信号最大程度地被检测信号探测器接收，影响测试结果的准确性。
4.粉尘仪在实际测量过程中，需要定时进行仪器进行零满点校准，现有零满点校准方式为：直接采用一定浓度的气溶胶进行校准，在校准过程中可能存在粉尘浓度不均匀的情况，影响校准准确性，也增加了仪器维护的难度和成本。
5.基于此，本发明设计了一种对穿激光粉尘仪，以解决上述提到的问题。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本发明解决了激光粉尘仪安装过程中光路偏差问题、可校准粉尘仪在使用过程中光源能量波动引起的测量误差、现场零点/满点标定不能解决的问题。
7.本发明采用如下技术方案：所述激光粉尘仪包括相对设置的信号发射端和信号接收端，所述信号发射端包括顺次连接的光源光电校准模块和光学标定模块，所述信号接收端包括顺次连接的光学接收模块、检测探测器组件、光学校准模块，所述激光粉尘仪还包括处理模块，所述处理模块分别连接信号发射端和信号接收端。
8.进一步的，所述光源光电校准模块包括两块固定块，两块固定块之前安装有倾斜设置的分光镜，所述两块固定块之间且位于分光镜前侧设置有激光光源模块，所述两块固定块后端设有激光组件连接板，所述光源光电校准模块还包括位于所述分光镜下方的检测信号探测器。
9.进一步的，所述光学标定模块包括发射端主体，所述发射端主体外端开有安装槽，所述发射端主体中轴位置开有贯穿至所述安装槽的通道，所述发射端主体侧壁开有安装孔，所述安装孔内安装有衰减片固定块，所述衰减片固定块相对通道位置开有安装口，所述安装口开口处设有衰减片，所述安装槽内安装有相匹配的发射端端盖，所述发射端端盖内侧设有窗口片。
10.进一步的，所述发射端主体内与发射端端盖内端外周形成一圈气隙区，所述发射端端盖斜向内均匀开有一圈气幕孔，所述气幕孔连通所述气隙区。
11.进一步的，所述光学接收模块包括接收端主体，所述接收端主体向内开有安放槽，
所述安放槽内设有接收端端盖，所述接收端主体为中空结构且接收端端盖内侧有凸透镜。
12.进一步的，所述光学校准模块包括壳体，所述壳体内部为空腔结构，所述壳体的端口位置有多级圆环块，所述多级圆环块内端面开有固定孔，所述光学校准模块还包括支撑块，所述其中支撑块穿入六角支柱且六角支柱末端拧入对应固定孔内，所述支撑块上安装有y轴校准滑块，所述y轴校准滑块上设有x轴校准滑块，所述x轴校准滑块两侧开有长槽，其中长槽内穿入螺栓并拧入至y轴校准滑块内，所述x轴校准滑块朝多级圆环块方向设有支撑架，所述支撑架上设有检测探测器组件。
13.本发明的有益效果是：
14.1、本发明对穿激光粉尘仪，其校准系统无运动部件，无需考虑巨型烟囱摆动对测试结果的影响。
15.2、本发明对穿激光粉尘仪，其光学系统接收端可对三个安装方向进行调整，可解决仪器安装过程中无法完全对准光路的问题。
16.3、本发明对穿激光粉尘仪，衰减片组件模块化设计，其衰减片更换过程操作简单，可满足仪器的维护要求。
17.4、本发明对穿激光粉尘仪，其双光路设计为激光光源和校准信号探测器同侧，可减少仪器安装调试难度。同时引入光程校准，可校准检测光束和校准光束光程不同对测量结果的影响。
18.5、本发明对穿激光粉尘仪，根据功能模块化设计，节省了结构设计空间布局，整机安装维护易操作。
附图说明
19.图1为本发明整体的结构示意图；
20.图2为本发明光源光电校准模块结构示意图。
21.图3为本发明光学标定模块结构示意图。
22.图4为本发明光学接收模块结构示意图。
23.图5为本发明检测探测器组件和光学校准模块结构示意图。
具体实施方式
24.为了使本发明专利目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
25.为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
26.为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。
27.结合图1-5所示，所述激光粉尘仪包括相对设置的信号发射端和信号接收端，所述信号发射端包括顺次连接的光源光电校准模块1和光学标定模块2，所述信号接收端包括顺次连接的光学接收模块3、检测探测器组件4、光学校准模块5，所述激光粉尘仪还包括处理模块6，所述处理模块分别连接信号发射端和信号接收端。
28.结合图2所示，本结构中所述光源光电校准模块包括两块固定块9，两块固定块之间安装有倾斜设置的分光镜8，所述两块固定块之间且位于分光镜前侧设置有激光光源模
块7，所述两块固定块后端设有激光组件连接板10，所述光源光电校准模块还包括位于所述分光镜下方的检测信号探测器11。所述固定块主要是用来安装所述分光镜和激光光源模块，所述固定块开有凹槽，所述分光镜固定在两块带有凹槽的固定块之间，其中固定块凹槽略大于分光镜，凹槽与中心轴线呈45
°
夹角，分光镜直接插入凹槽，在分光镜两端打胶固定。所述激光组件连接板主要是用来安装光学标定模块，所述检测信号探测器主要是检测透过粉尘的激光信号，其中所述分光镜参数为t:r＝7:3，确保检测光束和校准光束的零点能量值误差不超过2％，可根据该参数分析仪器光路校准情况即激光光源模块发出激光束被分光镜分为70％能量的检测光束和30％能量的校准光束。
29.本结构中，所述处理模块通过屏蔽线与信号发射端和信号接收端相连，在处理模块中，根据现场工况的光程差对校准电信号进行校准，再对检测电信号和校准后的校准电信号进行分析，最后输出工况实时粉尘测量值。其中处理模通过屏蔽线与信号发射端(输出校准电信号)和信号接收端(输出检测电信号)相连，可屏蔽外接电磁干扰，避免信号失真。尤为注意的是所述信号处理模块可输入信号发射端和信号接收端安装间距，解决校准光束和检测光束光程不同的问题，校准光源输出信号微变导致的测量误差。
30.结合图3所示，作为一种优选结构，所述光学标定模块包括发射端主体16，所述发射端主体外端开有安装槽，所述发射端主体中轴位置开有贯穿至所述安装槽的通道22，所述发射端主体侧壁开有安装孔，所述安装孔内安装有衰减片固定块13，所述衰减片固定块相对通道位置开有安装口23，所述安装口开口处设有衰减片12，所述安装槽内安装有相匹配的发射端端盖15，所述发射端端盖内侧设有窗口片14；所述发射端主体内与发射端端盖内端外周形成一圈气隙区24，所述发射端端盖斜向内均匀开有一圈气幕孔25，所述气幕孔连通所述气隙区。
31.本结构中，所述光学标定模块由衰减片和衰减片固定块组成，所述衰减片上开有安装口，所述安装口处主要是用来安装所述衰减片，衰减片用尼龙螺丝固定在衰减片固定块上，其中衰减片固定块和发射端主体上端有相对应的凹槽，可确保安装方向无误。
32.本实施例中，当激光光源模块发出激光束经过光学标定模块时，由光源光电校准模块发出激光束被分光镜分为检测光束和校准光束；校准光束直接入射到检测信号探测器产生对应的校准电信号；检测光束通过衰减片透过窗口片，所述窗口片一方面能够使粉尘分析仪发射端的光束能够穿透，另一方面可以阻止烟气粉进入发射端内部；检测光束照射烟囱粉尘后，通过光学接收模块被入射到检测探测器组件，产生对应的检测电信号；处理模块分析经过光程校准后的校准电信号和检测电信号显示测量粉尘浓度。
33.本结构中，所述气幕孔一方面是将环形气流通过气幕孔减小了通过气幕孔的气流流量，以达到减少压缩空气消耗量的目的；另一方面圆周方向均布的气幕孔，形成高密度圆锥体状的气幕，防止烟尘污染窗口片，起到保护窗口片的作用，所述气隙区是为了压缩空气更加方便进入气幕孔。
34.结合图4所示，进一步作为一种优选结构，所述光学接收模块包括接收端主体17，所述接收端主体向内开有安放槽26，所述安放槽内设有接收端端盖19，所述接收端主体为中空结构且接收端端盖内侧有凸透镜18。
35.本结构中，所述光学接收模块主要是接收所述激光光源模块发出的激光信号，所述凸透镜主要是起到由对检测光束的汇集作用，方便激光信号的接收。本实施例中，所述凸
透镜f＝50mm，根据现场工况选择六角支柱长度(60mm-90mm)，确保最大程度的接收检测光束。其中凸透镜在接收端端盖和接收端主体之间，三者同中心轴，通过螺丝连接固定。可减少安装误差对测量结果的影响，提高了测量的准确性。
36.结合图5所示，本实施中，所述光学校准模块包括壳体27，所述壳体内部为空腔结构，所述壳体的端口位置有多级圆环块28，所述多级圆环块内端面开有固定孔29，所述光学校准模块还包括支撑块30，所述其中支撑块穿入六角支柱31且六角支柱末端拧入对应固定孔内，所述支撑块上安装有y轴校准滑块，所述y轴校准滑块上设有x轴校准滑块20，所述x轴校准滑块两侧开有长槽31，其中长槽内穿入螺栓并拧入至y轴校准滑块21内，所述x轴校准滑块朝多级圆环块方向设有支撑架32，所述支撑架上设有检测探测器组件4。
37.本结构中，所述光学校准模块主要是对于激光光源模块发出的校准光束进行对应的校准电信号，其中，针对不同工况及现场安装情况，需要对检测探测器组件和光学校准模块之间的六角支柱进行选择确认，同时调整x轴校准滑块和y轴校准滑块的位置，确保最大程度的接收检测光信号。
38.所述检测探测器组件固定在可沿水平和垂直方向上滑动的光学校准模块上。在仪器安装过程中，使用激光光源作为光路校准器件，在调节仪器的信号发射端和信号接收端安装角度后，可继续手动调节x轴校准滑块和y轴校准滑块的位置，改变检测探测器组件的位置，确保最大程度的接收检测光束。
39.本实例中，尤为注意的是在所用到的光学镜片和金属件之间均用硅胶密封圈间隔，起密封和保护光学镜片的作用。
40.综上所述：工作前，在仪器安装过程中，使用激光光源作为光路校准器件，在调节仪器的信号发射端和信号接收端安装角度后，可继续手动调节y轴校准滑块、x轴校准滑块间的相对位置，改变检测探测器组件的位置，确保最大程度的接收检测光束；工作时:由光源光电校准模块发出激光束被分光镜分为检测光束和校准光束；校准光束直接入射到检测信号探测器产生对应的校准电信号；检测光束通过光学校准模块后入射到检测探测器组件产生对应的检测电信号；经处理模块分析经过光程校准后的校准电信号和检测电信号显示测量粉尘浓度。
41.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。