CN102004069B - 一种光电转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电转换装置，所述光电转换单元包括一个发出激光光束的半导体激光光源，在该激光光源发出光束的前进方向上，依次设有入射光通道、光照区、出射光通道、光陷阱；经过光照区且与光路垂直方向上设有球面反射镜、半导体光探测器，球面反射镜和光探测器分别在光照区的两侧，光探测器与一放大电路连接；所述进气接管和出气接管对称分布在光照区的两侧，进气接管在光照区的上端，出气接管在光照区的下端，所述进气接管的管径小于出气接管的管径；所述进气接管的管孔呈偏平状。本发明的光电装换装置，结构合理，测量稳定性好，灵敏度精度高，易维护。

Description

一种光电转换装置

技术领域

本发明涉及一种光电转化装置，具体涉及一种粉尘浓度传感器用光电转换装置。

背景技术

目前对于粉尘浓度的测量，主要有以下几种方式：一种采用粉尘采样器，利用滤膜计重法原理：抽取一定体积的含尘空气，粉尘被捕集在滤膜上，根据滤膜上增加的粉尘质量，再利用公式计算出单位体积空气中粉尘质量浓度。这种方式不仅不便于操作，而且不能连续测量。一种是直读式测尘仪，主要利用间接方法如光散射、β源吸收等原理，利用采样器进行标定，可即时显示测量出的粉尘浓度值来，但工作时间短，测量次数有限，不能够对粉尘连续监测，只能作为常规便携式测尘仪使用。

现在开发出一种可连续检测直读式粉尘浓度传感器可连续检测粉尘浓度。

专利号为“CN200620125097.X”，专利名称为“粉尘浓度传感器”的中国专利公开了“一种对粉尘浓度进行长时间连续监测并即时显示粉尘浓度值，同时转换成频率信号输出的传感器。结构由外壳、粉尘采样头、粉尘室、风机、光电接收装置组成；”“光电接收装置包括光源座、光源架、光源密封套、光电倍增管”。该专利公开的粉尘浓度传感器能够实现在粉尘环境下的连续工作，但是因其使用光电倍增管，使用时需要提供较高的电压，这在粉尘作业场所构成了安全隐患。

光电转换装置是粉尘浓度传感器中的重要组成部分，如何使其工作稳定、灵敏度高，是一直努力解决的课题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种稳定灵敏度高，且结构合理小巧的光电装换装置。

本发明的一种光电转换装置，所述光电转换单元包括一个发出激光光束的半导体激光光源，在该激光光源发出光束的前进方向上，依次设有入射光通道、光照区、出射光通道、光陷阱；经过光照区且与光路垂直方向上设有球面反射镜、半导体光探测器，球面反射镜和光探测器分别在光照区的两侧，光探测器与一放大电路连接；所述进气接管和出气接管对称分布在光照区的两侧，进气接管在光照区的上端，出气接管在光照区的下端，所述进气接管的管径小于出气接管的管径；所述进气接管的管孔呈扁平状。

在本发明一个优选实施例中，所述光电转换装置设有一与外界相通的腔体，该腔体用于容纳球面反光镜，便于球面反射镜的拆卸。

在本发明一个优选实施例中，所述激光光源的功率为2-3.5毫瓦。

在本发明一个优选实施例中，所述半导体光电探测器为高敏感度的光电二极管。

在本发明一个优选实施例中，所述光陷阱内壁为黑色。

本发明是这样工作的，含尘空气从进气接管进入，经过光照区，在出气接管排出。激光光源从入射光路进入，经过光照区，从出射光路进入光陷阱。当光在光照区照射到含尘空气中的尘埃颗粒时，会发生折射，一部分折射光会直接折射进入光探测器的光敏区，另一部分会折射到球面反射镜上，再由镜面反射镜将折射光折射进入光探测器的光敏区，光探测器将接收的光信号装换为电压信号传输到放大电路。

本发明与现有技术方案相比其优点是：

1)、出气接管的管径大于进气接管的管径，形成近似漏斗形，从而减少含尘空气中的尘埃颗粒在光照区中推积，进而可减少维护次数。进气接管的管孔呈扁平状，对含尘空气中的颗粒进行强制整形，使得粉尘颗粒在管腔中均匀分布，提高测量精度和量程范围。

2)、球面反射镜为可拆卸安装，这样方便将球面反射镜拆下清洁。

3)、光陷阱的内壁都为黑色，可吸收光，无反射，不会产生干扰。

4)、光电探测器选用高敏感度的光电二极管，灵敏度高，可使用直流放大电路，稳定无漂移。

综上，本发明的光电装换装置，结构合理，测量稳定性好，灵敏度精度高，易维护。

附图说明

图1为本发明一种实施例结构示意图；

图2为图1俯视剖视图；

图3为现有技术中进气接管的截面图；

图4为本实施例中进气接管的截面图。

其中，110为激光光源；120为总安装座；130为进气接管；140为出气接管；150为光电探测器；160为放大电路；170为光源安装座；180为球面反射镜；121为出射光路；122为入射光路；123为光陷阱；161为电路板；162为电路安装座；131为管孔；132为管壁；131″为现有技术的管孔；132″为现有技术中的管壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1结合图2所示，总安装座120为一长方体结构，中间有一圆形空间作为光照区，激光光源110安装在总安装座120的左端安装孔中，通过安装座170固定在总安装座上，可通过螺钉连接。总安装座120右端安装有一黑色物体，形成光陷阱。总安装座120上端孔中接有进气接管130，下端孔中接有出气接管140，所述进气接管130、出气接管140都向内延伸入光照区域。总安装座120前端安装孔中安装有球面反射镜180，后端安装孔中安装有光电探测器150，光电探测器150和放大电路160连接。电路板161通过电路安装座162固定连接在总安装座120的后面。

本实施例的光电转换装置是这样工作的，含尘空气从进气接管130进入，经过光照区，在出气接管140排出。激光光源110从入射光路122进入，经过光照区，从出射光路121进入光陷阱123。当光在光照区照射到含尘空气中的尘埃颗粒时，会发生折射，一部分折射光会直接折射进入光探测器150的光敏区，另一部分会折射到球面反射镜180上，再由镜面反射镜180将折射光折射进入光探测器150的光敏区，光探测器将接收的光信号装换为电压信号传输到放大电路160。

出气接管140的管径大于进气接管130的管径，形成近似漏斗形，从而减少含尘空气中的尘埃颗粒在光照区中推积，进而可减少维护次数。

如图3所示，含尘空气在采样泵的作用下，旋转着进入进气管道，现有技术中的进气接管130的管孔131″呈圆形，因而使得尘埃颗粒在管腔中心分布比较密，外围分布比较稀松，这样分布不均匀，会影响测量精度，同时当粉尘浓度达到一定程度时，因管腔中心粉尘密度过密，使得无法继续测量，因而量程范围小。

如图4所示，本实施例的进气接管63的管孔631呈扁平状，可使尘埃颗粒在管壁中撞击，从而改变其分布规律，使尘埃颗粒分布均匀，从而提高测量精度，同时提高量程范围。

球面反射镜180为可拆卸安装，这样方便将球面反射镜拆下清洁，本实施例是用黑色胶布将其固定在总安装座的安装孔中，也可使用其它可拆卸得安装方式。

作为本发明的一个优先实施方式，光陷阱123的内壁都为黑色，可吸收光，无反射，不会产生干扰。

作为本发明的一个更优实施方式，光电探测器150可选用高敏感度的光电二极管。

作为本发明的一个最优实施方式，激光光源110可选用功率为2-3.5毫瓦的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种光电转换装置，其特征在于：所述光电转换装置包括一个发出激光光束的半导体激光光源，在该激光光源发出光束的前进方向上，依次设有入射光通道、光照区、出射光通道、光陷阱；经过光照区且与光路垂直方向上设有球面反射镜、半导体光探测器，球面反射镜和光探测器分别在光照区的两侧，光探测器与一放大电路连接；进气接管和出气接管对称分布在光照区的两侧，进气接管在光照区的上端，出气接管在光照区的下端，所述进气接管的管径小于出气接管的管径；所述进气接管的管孔呈偏平状；所述光电转换装置还包括一总安装座，所述总安装座为一长方体结构，中间有一圆形空间作为光照区，激光光源安装在总安装座的左端安装孔中，通过安装座固定在总安装座上，光陷阱安装在总安装座右端，总安装座上端孔中接有进气接管，下端孔中接有出气接管，总安装座前端安装孔中安装有球面反射镜，后端安装孔中安装有半导体光探测器，半导体光探测器和放大电路连接，电路板通过电路安装座固定连接在总安装座的后面。

2.根据权利要求1所述的一种光电转换装置，其特征在于：所述光电转换装置设有一与外界相通的腔体，该腔体用于容纳球面反光镜，便于球面反射镜的拆卸。

3.根据权利要求2所述的一种光电转换装置，其特征在于：所述激光光源的功率为2-3.5毫瓦。

4.根据权利要求1所述的一种光电转换装置，其特征在于：所述半导体光探测器为高敏感度的光电二极管。

5.根据权利要求1所述的一种光电转换装置，其特征在于：所述光陷阱内壁为黑色。

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