CN101290283A - 激光后向散射测尘设备的探头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光后向散射测尘设备的探头装置，属于激光后散射测量气体排放物浓度的装置技术领域，所要解决的问题是提供一种激光后向散射测尘设备的探头装置，该装置利用激光后向散射测量原理，对烟道气中烟尘颗粒物浓度进行在线连续测量设备中的探头装置，采用的方案为：激光后向散射测尘设备的探头装置，所述右侧的保护玻璃、接收镜头与左侧的光敏电池之间设置有挡光装置，所述的挡光装置能够选择性的通过保护玻璃反射激光器的参考光或者经过接收镜头折射回来的信号光；本发明可广泛应用到各种测尘技术中。

Description

激光后向散射测尘设备的探头装置

技术领域

本发明激光后向散射测尘设备的探头装置，具体涉及一种利用激光后向散射测量原理，对工业锅炉、电厂锅炉、工业窑炉的烟道气中烟尘颗粒物浓度进行在线连续测量设备的探头装置，属于激光后散射测量气体排放物浓度的装置技术领域。

背景技术

现在国内外对工业污染源排放的烟道气中烟尘颗粒物浓度进行现场在线连续自动监测大多采用光学不透明度法，其原理是将一束光射入烟道，由于颗粒物的吸收和散射，光的强度衰减，光束穿过烟尘后其光的强度减弱，当燃烧介质稳定，烟道长度固定，其光强度的减弱和烟道内颗粒物浓度有关，因而可通过烟道前后光强度的变化确定烟尘颗粒物浓度。

用光学不透明法测定烟尘颗粒物浓度方便，但有一定的限制，当烟尘颗粒物的浓度太高或太低时，测量的灵敏度不高，对测量光路准直度要求极高，否则误差很大，安装复杂费时，受振动影响很大。随着高效除尘装置的推广使用，检测低浓度烟尘的需求逐步增加，为检测除尘器的除尘效率，除尘器前后安装浓度检测装置的用户也在逐步增加，这样除尘前是高浓度，除尘后是低浓度，在一些场合使用光学不透明度法测定就受到限制。因此人们研制了采用散射光原理检测烟尘颗粒物浓度的装置。这类检测装置的优点是检测结果与光路的长度无关，不仅能实时快速、在线、连续的测量，而且安装方便。原理是将一束光射入烟道，光束与烟尘颗粒物相互作用产生散射，散射光的强弱与总散射截面成正比，当烟尘颗粒物浓度升高时，烟尘颗粒物的总散射截面增大，散射光增强，通过测量散射光的强弱即可得到烟尘颗粒物的浓度，实验测试：分辨率可达到0.02mg/m³，最小测量范围0-2mg/m³。但现有的散射光颗粒物浓度检测装置，一方面体积较大，不利于现场安装，一方面激光光源在现场受环境温度和受控电流不恒定影响也较大，导致信号漂移，同时校准装置复杂且对信号的补偿校正不能达到连续跟踪，对颗粒物浓度的相关性不好。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的问题是提供一种激光后向散射测尘设备的探头装置，该装置利用激光后向散射测量原理，对烟道气中烟尘颗粒物浓度进行在线连续测量设备中的探头装置。

为了解决上述问题，本发明采用的方案为：激光后向散射测尘设备的探头装置，主要包括：保护玻璃、接收镜头、光敏电池、激光器，所述的激光器位于所述探头装置的左侧上部，且斜向下设置；所述的光敏电池位于激光器同侧下方水平；所述的保护玻璃位于探头装置的右侧，比激光器略低的位置，且与纵向保持非平行状态；所述的接收镜头位于探头装置的右侧，且与光敏电池同轴方向设置；右侧的保护玻璃、接收镜头与左侧的光敏电池之间设置有挡光装置，所述的挡光装置能够选择性的通过保护玻璃反射激光器的参考光或者经过接收镜头折射回来的信号光。

所述接收镜头可位于保护玻璃的左下方、或正下方、或右下方。

上述挡光装置的结构可以为：位于探头装置的底部固定有电机座，电机座上固定有电机，电机的轴套上固定有挡光板，所述的挡光板上设置有参考光孔和信号光孔，所述的参考光孔、信号光孔与轴套三者不在同一侧连线上。

所述挡光板的形状为圆形、或为方形、或为扇形、或为三角形、或为梯形。

本发明充分利用光能，光强度均匀；激光控制电路适应性强，电流范围大，连续可调，温度控制效果好，挡光装置即可完成对光源光通量变化带来的测量偏差的补偿，结构紧凑，原理可靠，可检测的烟尘颗粒范围大，更为准确地反应烟道内的浓度值。

附图说明

下面结合附图对本发明激光后向散射测尘设备的探头装置做进一步描述：

图1为本发明激光后向散射测尘设备的探头装置的原理结构示意图；

图2为图1所示实施例的结构示意图；

图3为图1所示单独通过信号光的原理示意图；

图4为图1所示单独通过参考光的原理示意图。

其中：1-基座、2-保护玻璃、3-接收镜头座、4-接收镜头、5-隔圈、6-压圈、7-轴套、8-挡光板、9-电机座、10-电机、11-管座、12-保护镜、13-光敏电池、14-套环、15-激光套、16-外盖、17-激光管、18-激光护镜、19-主机箱、20-激光器、21-挡光装置、22-参考光孔、23-信号光孔。

具体实施方式

图1为本发明激光后向散射测尘设备的探头装置的原理结构示意图，激光后向散射测尘设备的探头装置，主要包括：保护玻璃2、接收镜头4、光敏电池13、激光器20，所述的激光器20位于探头装置的左侧上部，且斜向下设置；所述的光敏电池13位于激光器同侧下方水平；所述的保护玻璃2位于探头装置的右侧，比激光器20略低的位置，且与纵向保持非平行状态；所述的接收镜头4位于探头装置的右侧，且与光敏电池13同轴方向设置；在所述右侧的保护玻璃2、接收镜头4与左侧的光敏电池13之间设置有挡光装置21，所述的挡光装置21能够选择性的通过保护玻璃2反射激光器20的参考光或者经过接收镜头4折射回来的信号光。所述接收镜头4位于保护玻璃2的左下方，还可以位于保护玻璃2的正下方、或位于保护玻璃2的右下方。激光器20连接预处理及功率处理器，光敏电池13的输出端连接预处理及功率处理器，预处理及功率处理器的输出端依次连接信号调节器、信号放大器、信号解调器、V/I转换器、终端处理器。

图2为图1所示实施例的结构示意图，图中，主机箱19为长方体箱体，主机箱19的右壁的上部设置有基座1，基座1内设置有与纵向保持成15°的保护玻璃2，在箱式主机箱19的右壁的中间设置有接收镜头座3，在接收镜头座3内向内套装有接收镜头4，在主机箱19的左壁上，且与接收镜头座3同轴的位置上设置有光敏电池13，在所述右侧的保护玻璃2、接收镜头4与左侧的光敏电池13之间设置有挡光装置21，所述接收镜头4用隔圈5和压圈6密封固定在物镜座3内；所述挡光板8的形状为扇形、还可以为方形、或为圆形、或为三角形、或为梯形；所述光敏电池13的右侧设置有保护镜12，光敏电池13和保护镜12一起固定在管座11内，管座11固定在套环14内，套环14固定在主机箱19的左壁上，且与接收镜头座3水平同轴的位置上；所述激光器20的结构为：激光套15通过外盖16一起固定在箱式主机箱19左壁的上部，半导体材料制成的激光管17安装在激光套15的右侧，激光套15向右设置有激光护镜18，激光管17通过光纤与激光发生器相连；所述的挡光装置21位于探头装置的底部固定有电机座9，电机座9上固定有电机10，电机10的轴套7上固定有挡光板8。

图3为图1所示单独通过信号光的原理示意图，图中挡光装置21中的电机10逆时针旋转到最低位置，与电机10相固定的挡光板8也旋转到最低位置，所述的挡光板8上设置有参考光孔22和信号光孔23，所述的参考光孔22、信号光孔23与轴套7三者不在同一侧连线上，此时挡光板8正好全部挡住通过保护玻璃2反射激光器20的参考光，接收镜头4折射回来的信号光通过信号光孔23，达到光敏电池13上，此时单独通过信号光，测量气体浓度。

图4为图1所示单独通过参考光的原理示意图，图中挡光装置21中的电机10顺时针旋转到最高位置，与电机10相固定的挡光板8也旋转到最高位置，挡光板8上设置有参考光孔22和信号光孔23，此时挡光板8正好全部挡住接收镜头4折射回来的信号光，参考光孔22通过保护玻璃2反射激光器20的参考光，达到光敏电池13上，此时单独通过参考光，进行校准。

Claims (4)

1.激光后向散射测尘设备的探头装置，主要包括：保护玻璃(2)、接收镜头(4)、光敏电池(13)、激光器(20)，所述的激光器(20)位于所述探头装置的左侧上部，且斜向下设置；所述的光敏电池(13)位于激光器()20同侧下方水平；所述的保护玻璃(2)位于探头装置的右侧，比激光器(20)略低的位置，且与纵向保持非平行状态；所述的接收镜头(4)位于探头装置的右侧，且与光敏电池(13)同轴方向设置；其特征在于：右侧的保护玻璃(2)、接收镜头(4)与左侧的光敏电池(13)之间设置有挡光装置(21)，所述的挡光装置(21)能够选择性的通过保护玻璃(2)反射激光器(20)的参考光或者经过接收镜头(4)折射回来的信号光。

2.根据权利要求1所述的激光后向散射测尘设备的探头装置，其特征是：所述接收镜头(4)可位于保护玻璃(2)的左下方、或正下方、或右下方。

3.根据权利要求1或2所述的激光后向散射测尘设备的探头装置，其特征是所述挡光装置(21)的结构为：位于探头装置的底部固定有电机座(9)，电机座(9)上固定有电机(10)，电机(10)的轴套(7)上固定有挡光板(8)，所述的挡光板(8)上设置有参考光孔(22)和信号光孔(23)，所述的参考光孔(22)、信号光孔(23)与轴套(7)三者不在同一侧连线上。

4.根据权利要求3所述的激光后向散射测尘设备的探头装置，其特征是：所述挡光板(8)的形状为圆形、或为方形、或为扇形、或为三角形、或为梯形。

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