一种新型粉尘测量的光学系统的制作方法

1.本发明属于环保检测设备技术领域，具体涉及了一种新型粉尘测量的光学系统。


背景技术：

2.在现代化的工业社会中，随着世界经济的发展和产业结构的调整转型，工业锅炉、电厂锅炉及工业窑炉等污染源所造成的环境污染问题愈加突出，各国都对此进行了深入研究并加以控制。随着国内“超低排放”改造的实施，国内污染源烟尘排放呈现低浓度、高湿度复合工况，在线监测难度较大。现有的主流在线监测产品采用高温抽取采样和光散射测量方案，取样后的高湿烟尘进行高温气化预处理，以消除液滴对光散射测量的影响，最后利用激光前散射法测量颗粒物浓度。部分工况下的粉尘浓度极低，高温加热后的测量单元检测精度偏低，难以实现有效检测；还有部分工况下的粉尘伴生着水汽、二氧化硫等污染性成分，容易造成测量气室污染辐射甚至阻塞，导致当前在污染源粉尘排放的在线监测设备可靠性较差，如何可靠稳定的监测复合粉尘的浓度值成了一个困难的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种新型粉尘测量的光学系统。
4.本发明的技术方案如下：一种新型粉尘测量的光学系统，包括测量腔体和出光部件；所述测量腔体内设有窗口片、测量室、反射环、光阑、光阱、聚光透镜、光纤、参照光发生部件；所述窗口片设置在测量室的前端；所述反射环、光阑、光阱设置在测量室的后端，并且所述光阑采用双圆环结构，所述反射环镶嵌安装在光阑外圈的内表面，所述光阑的内圈嵌套安装在光阱的外表面；所述聚光透镜、光纤依次设置在光阱的后端；所述参照光发生部件设置在窗口片和测量室之间；所述测量室的内部中央位置为有效测量区，并且在测量室的上下侧面位置分别设有进气气路和出气气路；所述出光部件通过连接杆或者特氟龙垫块安装在设置窗口片一侧的测量腔体的外侧面。
5.本发明通过反射环将散射信号反射汇聚到光纤端面完成有效信号的采集，通过光阑和光阱的约束，其前向散射角度小，能够采集环形缝隙的信号，检测精度高，优于常规单边透镜式前向散射法，且实现了采样气路和光学检测部件的分离，镜片组不会受到粉尘污染，运行稳定性好，可靠性高。本发明的反射环、光阱、聚光透镜、光纤和光阑一起构成了本发明的光学检测部件，通过光阑限制安装反射环和光阱，有效提高测量的精准度。
6.本发明进一步说明，所述出光部件包括第一激光器、准直镜座和固定座；所述准直镜座上安装有准直透镜，用于实现激光的准直。
7.本发明进一步说明，所述固定座上还设有第二激光器，发出参照光束打到参照光发生部件，产生的参照光通过反射环反射到光纤端面被检测，该路激光可通过调整光束大小，实现参照光强度的调制。
8.本发明进一步说明，所述反射环为玻璃环结构，其环形外表面镀铝，实现有效光信
号的反射。
9.本发明进一步说明，所述光纤为光信号接收端，采用玻璃光纤，支持高温条件下的光信号检测。
10.本发明进一步说明，所述光阱和光阑之间的存在环形结构，此环形结构内通入鞘气，保护效果好。
11.本发明进一步说明，所述参照光发生部件为毛玻璃结构，接收参照光束产生均匀稳定的漫反射光，作为有效的量程校准信号。
12.本发明进一步说明，所述的光学系统通过光阑和光阱的约束，可以汇聚角度小于20度的环形前散射信号。
13.本发明的优点：1.本发明的光学检测部件和窗口片分布于有效测量区的两侧，并有环形的鞘气保护，不会受到粉尘的污染，运行可靠性高。
14.2.本发明通过光阑和光阱的约束，可以汇聚角度小于20度的环形前散射信号，光学检测的精度高。
15.3.本发明通过毛玻璃结构，接收参照光束产生均匀稳定的漫反射光，作为有效的量程校准信号，实现了全光路校准。
附图说明
16.图1为本发明一实施例的新型粉尘测量的光学系统的结构示意图。
17.图中：101、第一激光器；102、准直镜座；103、固定座；201、窗口片；202、进气气路；203、出气气路；204、有效测量区；205、测量室；206、反射环；207、光阑；208、光阱；209、聚光透镜；210、光纤；211、参照光发生部件；301、发射光路；302、散射光路；303、参照光束。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明进一步说明。
19.实施例：如图1所示，一种新型粉尘测量的光学系统，包括测量腔体和出光部件；所述测量腔体内设有窗口片201、测量室205、反射环206、光阑207、光阱208、聚光透镜209、光纤210、参照光发生部件211；所述窗口片201设置在测量室205的前端；所述反射环206、光阑207、光阱208设置在测量室205的后端，并且所述光阑207采用双圆环结构，所述反射环206镶嵌安装在光阑207外圈的内表面，所述光阑207的内圈嵌套安装在光阱208的外表面；所述聚光透镜209、光纤210依次设置在光阱208的后端；所述参照光发生部件211设置在窗口片201和测量室205之间；所述测量室205的内部中央位置为有效测量区204，并且在测量室205的上下侧面位置分别设有进气气路202和出气气路203；所述出光部件通过连接杆或者特氟龙垫块安装在设置窗口片201一侧的测量腔体的外侧面。
20.本实施例进一步说明，所述出光部件包括第一激光器101、准直镜座102和固定座103；所述准直镜座102上安装有准直透镜，用于实现激光的准直。
21.本实施例进一步说明，所述固定座103上还设有第二激光器，发出参照光束303打到参照光发生部件211，产生的参照光通过反射环206反射到光纤端面被检测，该路激光可
通过调整光束大小，实现参照光强度的调制。
22.本实施例进一步说明，所述反射环206为玻璃环结构，其环形外表面镀铝，实现有效光信号的反射。
23.本实施例进一步说明，所述光纤为光信号接收端，采用玻璃光纤，支持高温条件下的光信号检测。
24.本实施例进一步说明，所述光阱208和光阑207之间的存在环形结构，此环形结构内通入鞘气，保护效果好。
25.本实施例进一步说明，所述参照光发生部件211为毛玻璃结构，接收参照光束产生均匀稳定的漫反射光，作为有效的量程校准信号。
26.本实施例进一步说明，所述的光学系统通过光阑和光阱的约束，可以汇聚角度小于20度的环形前散射信号。
27.显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本发明所作的举例，而并非对本发明实施的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。


技术特征：
1.一种新型粉尘测量的光学系统，包括测量腔体和出光部件，其特征在于：所述测量腔体内设有窗口片（201）、测量室（205）、反射环（206）、光阑（207）、光阱（208）、聚光透镜（209）、光纤（210）、参照光发生部件（211）；所述窗口片（201）设置在测量室（205）的前端；所述反射环（206）、光阑（207）、光阱（208）设置在测量室（205）的后端，并且所述光阑（207）采用双圆环结构，所述反射环（206）镶嵌安装在光阑（207）外圈的内表面，所述光阑（207）的内圈嵌套安装在光阱（208）的外表面；所述聚光透镜（209）、光纤（210）依次设置在光阱（208）的后端；所述参照光发生部件（211）设置在窗口片（201）和测量室（205）之间；所述测量室（205）的内部中央位置为有效测量区（204），并且在测量室（205）的上下侧面位置分别设有进气气路（202）和出气气路（203）；所述出光部件通过连接杆或者特氟龙垫块安装在设置窗口片（201）一侧的测量腔体的外侧面。2.根据权利要求1所述的新型粉尘测量的光学系统，其特征在于：所述出光部件包括第一激光器（101）、准直镜座（102）和固定座（103）；所述准直镜座（102）上安装有准直透镜，用于实现激光的准直。3.根据权利要求2所述的新型粉尘测量的光学系统，其特征在于：所述固定座（103）上还设有第二激光器，发出参照光束（303）打到参照光发生部件（211），产生的参照光通过反射环（206）反射到光纤端面被检测，该路激光可通过调整光束大小，实现参照光强度的调制。4.根据权利要求1所述的新型粉尘测量的光学系统，其特征在于：所述反射环（206）为玻璃环结构，其环形外表面镀铝，实现有效光信号的反射。5.根据权利要求1所述的新型粉尘测量的光学系统，其特征在于：所述光纤为光信号接收端，采用玻璃光纤，支持高温条件下的光信号检测。6.根据权利要求1所述的新型粉尘测量的光学系统，其特征在于：所述光阱（208）和光阑（207）之间的存在环形结构，此环形结构内通入鞘气，保护效果好。7.根据权利要求1所述的新型粉尘测量的光学系统，特征在于：所述参照光发生部件（211）为毛玻璃结构，接收参照光束产生均匀稳定的漫反射光，作为有效的量程校准信号。8.根据权利要求1所述的新型粉尘测量的光学系统，特征在于：所述的光学系统通过光阑和光阱的约束，可以汇聚角度小于20度的环形前散射信号。

技术总结
本发明公开了一种新型粉尘测量的光学系统，包括测量腔体和出光部件，所述测量腔体内设有窗口片（201）、测量室（205）、反射环（206）、光阑（207）、光阱（208）、聚光透镜（209）、光纤（210）、参照光发生部件（211）；所述出光部件通过连接杆或者特氟龙垫块安装在设置窗口片（201）一侧的测量腔体的外侧面。本发明通过反射环将散射信号反射汇聚到光纤端面完成有效信号的采集，通过光阑和光阱的约束，其前向散射角度小，能够采集环形缝隙的信号，检测精度优于常规单边透镜式前向散射法，且实现了采样气路和光学检测部件的分离，镜片组不会受到粉尘污染，运行稳定性好，可靠性高。可靠性高。可靠性高。


技术研发人员：邢贺
受保护的技术使用者：徐州治鼎环境科技有限公司
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/3/17