CN106644867A - 气体中颗粒物的检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体中颗粒物的检测装置及方法，气体中颗粒物的检测装置包括光源、测量探测器、分析单元；参考探测器，在检测区域内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在形成所述检测区域的同一内壁上的投影具有重叠，所述参考探测器的探测视场避开所述光源发出的检测光；所述参考探测器的输出端连接所述分析单元。本发明具有检测精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体监测，特别涉及气体中颗粒物的检测装置及方法。
背景技术
当前国内大气环境形势十分严峻，特别是近年来大气细颗粒物污染事件频发，固定污染源烟尘排放对细颗粒物的贡献成为公众关注的热点，如何准确测量固定污染源烟尘排放成为该领域的难点。
目前检测方法有光散射法、β射线吸收法、光透射法等等。光散射法测量准确、精度高、重复性好，测量速度快，为在线式直读测量方式，无需采样，可实时连续给出颗粒物浓度的瞬时值，因此在固定污染源烟尘检测上较为普遍；光散射法的原理为：来自光源的光束照射到含有待测颗粒的某一空间(测量区)内，从而发生散射，散射光经光电接收器转换后变为电信号，经放大器放大后，可根据光散射理论计算出测量区内颗粒物的质量浓度。
光散射方法在现场使用时极易受背景光的干扰。背景光的来源主要有两部分，一部分自然光，自然光的强度与太阳光直接相关，因此环境发生变化时，自然光的强度也会发生变化；一部分来自光源照射在烟道壁反射的散射光，散射光的强度与光源强度、烟道尺寸、烟道壁反射特性均具有一定的关系，烟囱中烟气工况复杂，因此烟道壁反射的杂散光的强度也会发生改变。
为解决此问题，现有的方案主要是通过在烟囱安装粉尘测量仪对面分别设置一个发射光接受光阱和背景光光阱来降低背景杂散光的干扰。采用该方案的主要问题有：
1.需要在烟囱两侧开孔分别进行发射测量单元和光阱的安装，安装角度和位置要求极高，给系统安装调试带来极大不便。
2.光阱在腐蚀性脏烟气环境下长期使用消光性能发生改变，从而导致背景杂散光强度发生改变。
3.采用此方案无法消除外界进入到烟囱内自然光光强变化导致的背景杂散光强度变化。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种检测精度高的气体中颗粒物的检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种气体中颗粒物的检测装置，所述气体中颗粒物的检测装置包括光源、测量探测器、分析单元；所述气体中颗粒物检测装置进一步包括：
参考探测器，在检测区域内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在形成所述检测区域的同一内壁上的投影具有重叠，所述参考探测器的探测视场避开所述光源发出的检测光；所述参考探测器的输出端连接所述分析单元。
本发明还提供了一种检测精度高的气体中颗粒物的检测方法，该发明目的是通过以下技术方案实现的：
一种气体中颗粒物的检测方法，所述气体中颗粒物的检测方法包括以下步骤：
(A1)光源发出的探测光射入检测区域内；
(A2)测量探测器测得的光强V送分析单元；参考探测器测得的光强V0送分析单元；
在检测区域内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在形成所述检测区域的同一内壁上的投影具有重叠，所述参考探测器的探测视场避开所述光源发出的检测光；
(A3)分析单元根据光强V、V0获得检测区域内颗粒物的浓度C＝k·(V-V0)，k为转换系数。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.安装调试方便，如安装在烟道的单侧即可，或者调整参考探测器在现有抽取式烟气中颗粒物检测装置中的位置即可；
2.避免了对光阱的定期清洗，维护简单；
3.实时补偿检测区域中的背景杂散光，提高了颗粒物浓度测量精度；
4.不受自然光光强变化的影响。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的气体中颗粒物的检测装置的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的气体中颗粒物的检测装置的结构简图，如图1所示，所述气体中颗粒物的检测装置包括：
光源21、测量探测器31、分析单元及气体室11，这些都是本领域的现有技术，在此不再赘述；
参考探测器32，在气体室内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在形成所述气体室的同一内壁上的投影具有重叠(部分重叠、全部重叠)，所述参考探测器32的探测视场避开所述光源21发出的检测光22，避开气体室进口和出口之间的气流41，检测光22穿过该气流41；所述参考探测器的输出端连接所述分析单元；
分析单元根据测量探测器输出的光强V、参考探测器输出的光强V0获得气体室内颗粒物的浓度C＝k·(V-V0)，k为转换系数。
本发明实施例的一种气体中颗粒物的检测方法，也即上述气体中颗粒物的检测装置的工作过程，所述气体中颗粒物的检测方法包括以下步骤：
(A1)光源21发出的探测光22射入气体室内，穿过气体室进口和出口之间的气流41；
(A2)测量探测器31测得的光强V送分析单元；参考探测器32测得的光强V0送分析单元；
在检测区域内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在形成所述检测区域的同一内壁上的投影具有重叠，所述参考探测器的探测视场避开所述光源发出的检测光；
(A3)分析单元根据光强V、V0获得检测区域内颗粒物的浓度C＝k·(V-V0)，k为转换系数。
实施例2：
本发明实施例的烟道内气体中颗粒物的检测装置，所述气体中颗粒物的检测装置包括：
光源、测量探测器、分析单元，这些都是本领域的现有技术，在此不再赘述；
参考探测器，在烟道内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在所述烟道的同一内壁上的投影具有重叠(部分重叠、全部重叠)，所述参考探测器的探测视场避开所述光源发出的检测光；所述参考探测器的输出端连接所述分析单元；
分析单元根据测量探测器输出的光强V、参考探测器输出的光强V0获得烟道室内颗粒物的浓度C＝k·(V-V0)，k为转换系数。
本发明实施例的一种气体中颗粒物的检测方法，也即上述气体中颗粒物的检测装置的工作过程，所述气体中颗粒物的检测方法包括以下步骤：
(A1)光源21发出的探测光22射入气体室内，穿过气体室进口和出口之间的气流41；
(A2)测量探测器31测得的光强V送分析单元；参考探测器32测得的光强V0送分析单元；
在烟道内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在烟道的同一内壁上的投影具有重叠，具体实现方式为：利用第一激光器发出的可见激光在内壁上的反射光标记所述测量探测器的探测视场；利用第二激光器发出的可见激光在所述内壁上的仿射光标记所述参考探测器的探测视场，所述参考探测器的探测视场避开所述光源发出的检测光；
(A3)分析单元根据光强V、V0获得检测区域内颗粒物的浓度C＝k·(V-V0)，k为转换系数。
Claims (8)
1.一种气体中颗粒物的检测装置，所述气体中颗粒物的检测装置包括光源、测量探测器、分析单元；其特征在于：所述气体中颗粒物检测装置进一步包括：
参考探测器，在检测区域内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在形成所述检测区域的同一内壁上的投影具有重叠，所述参考探测器的探测视场避开所述光源发出的检测光；所述参考探测器的输出端连接所述分析单元。
2.根据权利要求1所述的气体中颗粒物的检测装置，其特征在于：所述检测区域形成在管道内或气体室内。
3.根据权利要求2所述的气体中颗粒物的检测装置，其特征在于：在气体室内，所述光源发出的检测光穿过气体室的气体进口和出口之间的气流。
4.根据权利要求1所述的气体中颗粒物的检测装置，其特征在于：所述气体中颗粒物的检测装置进一步包括：
第一激光器，所述第一激光器标记所述测量探测器的探测视场；
第二激光器，所述第二激光器标记所述参考探测器的探测视场。
5.一种气体中颗粒物的检测方法，所述气体中颗粒物的检测方法包括以下步骤：
(A1)光源发出的探测光射入检测区域内；
(A2)测量探测器测得的光强V送分析单元；参考探测器测得的光强V0送分析单元；
在检测区域内，所述参考探测器的探测视场和所述测量探测器的探测视场在形成所述检测区域的同一内壁上的投影具有重叠，所述参考探测器的探测视场避开所述光源发出的检测光；
(A3)分析单元根据光强V、V0获得检测区域内颗粒物的浓度C＝k·(V-V0)，k为转换系数。
6.根据权利要求5所述的气体中颗粒物的检测方法，其特征在于：所述检测区域形成在管道内或气体室内。
7.根据权利要求6所述的气体中颗粒物的检测方法，其特征在于：在气体室内，所述光源发出的检测光穿过气体室的气体进口和出口之间的气流。
8.根据权利要求5所述的气体中颗粒物的检测方法，其特征在于：利用第一激光器发出的可见激光在内壁上的反射光标记所述测量探测器的探测视场；利用第二激光器发出的可见激光在所述内壁上的仿射光标记所述参考探测器的探测视场。
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