CN107144507A - 一种可自校准的双光路粉尘浓度测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粉尘检测领域。本发明公开了一种可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，包括光源模块、粉尘检测区域、第一光电接收器和第二光电接收器，所述光源模块设置在粉尘检测区域的第一侧，所述光源模块用于发出测量光束至粉尘检测区域，所述第一光电接收器用于接收测量光束经粉尘检测区域后依然直线传输进入第一接收光路的第一光信号，并转换成第一电信号，所述第二光电接收器用于接收测量光束经粉尘检测区域的粉尘散射后进入第二接收光路的第二光信号，并转换成第二电信号，采用第一电信号对第二电信号进行修正计算，即可得到最终的粉尘的浓度值。本发明降低了结构复杂性，提升长期工作可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于粉尘检测领域，具体地涉及一种可自校准的双光路粉尘浓度测量仪。
背景技术
随着工业排放领域对烟尘、粉尘超低排放监测的需求越来越大，粉尘测量仪的测量准确性和工作可靠性问题日益凸显。通常粉尘测量仪直接安装在烟道中进行测量，测量环境具有较高的温度、湿度，大量存在的灰尘、化合物等容易沉积，造成光学测量信号的衰减甚至消失。从而影响测量的准确性和设备长期运行的稳定性、可靠性。因此，需要进行系统的自校准，为测量系统恶劣环境下的正常运行和维护提供参考。
而现有的烟尘、粉尘测量仪的自校准通常是采用电机带动光学元件运动来实现的，对运动精度和控制算法都有比较高的要求，增加了系统的复杂度，可靠性相对较低。在高温、高湿度、大量粉尘沉积的工业现场，容易导致频繁的故障。
发明内容
本发明的目的在于为解决上述问题而提供一种无运动部件且可实现粉尘测量仪的自校准，降低系统复杂性，提升长期工作可靠性和稳定性的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪。
为此，本发明公开了一种可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，包括光源模块、粉尘检测区域、第一光电接收器和第二光电接收器，所述光源模块设置在粉尘检测区域的第一侧，所述光源模块用于发出测量光束至粉尘检测区域，所述第一光电接收器用于接收测量光束经粉尘检测区域后依然直线传输的第一光信号，并转换成第一电信号，所述第二光电接收器用于接收测量光束经粉尘检测区域的粉尘前向散射后的第二光信号，并转换成第二电信号，采用第一电信号对第二电信号进行修正计算，即可得到最终的粉尘的浓度值。
进一步的，所述光源模块为激光二极管。
进一步的，所述第一光电接收器为光电二极管，所述第二光电接收器为光电二极管。
进一步的，还包括第一接收光路，所述第一接收光路的入射端设置在粉尘检测区域的与第一侧相对的第二侧，且与测量光束同光路设置，用于接收直线传输的第一光信号，所述第一接收光路的出射端与第一光电接收器连接。
更进一步的，所述第一接收光路为第一光纤。
更进一步的，所述第一光纤的入射端设有第一透镜，所述第一透镜用于将入射到第一透镜端面的第一光信号收集并经过第一光纤传输后从第一光纤的出射端出射。
进一步的，还包括第二接收光路，所述第二接收光路的入射端设置在粉尘检测区域的与第一侧相对的第二侧，且与测量光束的光轴成一定角度设置，用于接收前向散射的第二光信号，所述第二接收光路的出射端与第二光电接收器连接。
更进一步的，所述第二接收光路为第二光纤，所述第二光纤的入射端设有第二透镜，所述第二透镜用于将入射到第二透镜端面的第二光信号收集并经过第二光纤传输后从第二光纤的出射端出射。
进一步的，所述第二接收光路的入射端与测量光束的光轴成15度设置，用于接收与测量光束的光轴成15度的前向散射光信号。
进一步的，还包括主控电路和与主控电路连接的报警电路，所述主控电路的输入端分别与第一光电接收器和第二光电接收器的输出端连接，所述主控电路用于根据第一电信号和第二电信号计算粉尘的浓度值。
本发明的有益技术效果：
本发明通过设置双光路检测，一光路用于检测，另一光路用于校准，无需运动部件即可实现粉尘测量仪的自校准，降低了系统的复杂性，提升长期工作可靠性和稳定性，并在需要维护时及时报警。
附图说明
图1为本发明具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，包括外壳2、光源模块1、粉尘检测区域3、第一光电接收器8和第二光电接收器9，本具体实施例中，外壳2为长条形，横截面为方形结构，当然，在其它实施例中，外壳2的形状可以根据实际需要进行选择，如长条圆柱形，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再详细说明。外壳2可以采用不锈钢等耐腐蚀的材料制成。
外壳2在靠近其右端的部位设有一贯穿前后侧面的凹陷部3，凹陷部3即为粉尘检测区域。
所述光源模块1设置在粉尘检测区域3的第一侧，本具体实施例中，光源模块1为激光二极管，激光二极管1设置在粉尘检测区域3的左侧（第一侧）的外壳2内，激光二极管1用于发出单色激光的测量光束10至粉尘检测区域3，相应的，粉尘检测区域3左侧设有透光孔（图中未示出）。当然，在其它实施例中，光源模块1也可以采用其它任何可以发出测量光束的光源，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再详细说明。
所述第一光电接收器8用于接收测量光束10经粉尘检测区域3后依然直线传输的第一光信号11，并将第一光信号11转换成第一电信号，所述第二光电接收器9用于接收测量光束10经粉尘检测区域3的粉尘前向散射后的第二光信号12，并将第二光信号12转换成第二电信号。
本具体实施例中，所述第一光电接收器8为光电二极管，所述第二光电接收器9也为光电二极管。
进一步的，本实施例中，还包括第一接收光路7，所述第一接收光路7的入射端设置在粉尘检测区域3的与第一侧相对的第二侧即粉尘检测区域3的右侧，且设置在外壳2内，并与测量光束10同光路设置，所述第一接收光路7的出射端与第一光电接收器8连接。
本具体实施例中，所述第一接收光路7为第一光纤，采用第一光纤7可以进行柔性布局，将第一光电接收器8设置在光源模块1的附近，使其远离粉尘检测区域3，避免受高温、高湿影响，延长其使用寿命。
更进一步的，所述第一光纤7的入射端设有第一透镜5，所述第一透镜5用于将入射到第一透镜5端面的第一光信号11收集并经过第一光纤7传输后从第一光纤7的出射端出射给第一光电接收器8。
进一步的，本具体实施例中，还包括第二接收光路6，所述第二接收光路6的入射端设置在粉尘检测区域3的右侧，且设置在外壳2内，并与测量光束10的光轴成一定角度设置，所述第二接收光路6的出射端与第二光电接收器9连接。
本具体实施例中，所述第二接收光路6为第二光纤，采用第二光纤6可以进行柔性布局，将第二光电接收器9设置在光源模块1的附近，使其远离粉尘检测区域3，避免受高温、高湿影响，延长其使用寿命。
更进一步的，所述第二光纤6的入射端设有第二透镜4，所述第二透镜4用于将入射到第二透镜4端面的第二光信号12收集并经过第二光纤6传输后从第二光纤6的出射端出射给第二光电接收器9。
本具体实施例中，所述第二光纤6的入射端与测量光束10的光轴成15度设置，用于接收与光轴成15度的第二光信号12。当然，在其它实施例中，第二光纤6的入射端与测量光束10的光轴的角度可以根据实际情况进行选择，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再详细说明。
本具体实施例中，还包括主控电路（图中未示出）和报警电路，所述主控电路的输入端分别与第一光电接收器8和第二光电接收器9的输出端连接，用于接收第一光电接收器8和第二光电接收器9的输出的第一电信号和第二电信号，并根据第一电信号和第二电信号计算粉尘的浓度值。主控电路的控制输出端还与光源模块1的控制输入端连接，用于控制光源模块1工作与否，主控电路的输出端与报警电路的输入端连接。
本具体实施例中，主控电路为单片机控制电路，报警电路为语音报警电路或灯光报警电路或短信报警电路。此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再详细说明。
测量过程：将粉尘检测区域3放置到待粉尘浓度检测的空间内，如烟道内，光源模块1发出单色激光的测量光束10到粉尘检测区域3，第一透镜5将测量光束10经粉尘检测区域3后依旧直线传输的第一光信号11收集并经过第一光纤7传输后从第一光纤7的出射端出射给第一光电接收器8，第一光电接收器8将其转换为第一电信号传输给主控电路，主控电路将第一电信号与预先标定的数据对比，得到光源衰减的比例；所述第二透镜4将测量光束10经粉尘检测区域3的粉尘前向散射后与测量光束10前进方向成15度角的第二光信号12收集并经过第二光纤6传输后从第二光纤6的出射端出射给第二光电接收器9，第二光电接收器9将其转换为第二电信号传输给主控电路，主控电路对第二电信号进行处理计算，得出初步粉尘浓度值，再用光源衰减的比例对初步粉尘浓度值进行修正，得到更准确的粉尘浓度值，从而实现粉尘浓度测量仪的光源衰减自校准。无需运动部件即可实现粉尘测量仪的自校准，降低了系统的复杂性，提升长期工作可靠性和稳定性，并在需要维护时，主控电路及时报警。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：包括光源模块、粉尘检测区域、第一光电接收器和第二光电接收器，所述光源模块设置在粉尘检测区域的第一侧，所述光源模块用于发出测量光束至粉尘检测区域，所述第一光电接收器用于接收测量光束经粉尘检测区域后依然直线传输的第一光信号，并转换成第一电信号，所述第二光电接收器用于接收测量光束经粉尘检测区域的粉尘前向散射后的第二光信号，并转换成第二电信号，采用第一电信号对第二电信号进行修正计算，即可得到最终的粉尘的浓度值。
2.根据权利要求1所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：所述光源模块为激光二极管。
3.根据权利要求1所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：所述第一光电接收器为光电二极管，所述第二光电接收器为光电二极管。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：还包括第一接收光路，所述第一接收光路的入射端设置在粉尘检测区域的与第一侧相对的第二侧，且与测量光束同光路设置，用于接收直线传输的第一光信号，所述第一接收光路的出射端与第一光电接收器连接。
5.根据权利要求4所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：所述第一接收光路为第一光纤。
6.根据权利要求5所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：所述第一光纤的入射端设有第一透镜，所述第一透镜用于将入射到第一透镜端面的第一光信号收集并经过第一光纤传输后从第一光纤的出射端出射。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：还包括第二接收光路，所述第二接收光路的入射端设置在粉尘检测区域的与第一侧相对的第二侧，且与测量光束的光轴成一定角度设置，用于接收前向散射的第二光信号，所述第二接收光路的出射端与第二光电接收器连接。
8.根据权利要求7所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：所述第二接收光路为第二光纤，所述第二光纤的入射端设有第二透镜，所述第二透镜用于将入射到第二透镜端面的第二光信号收集并经过第二光纤传输后从第二光纤的出射端出射。
9.根据权利要求7所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：所述第二接收光路的入射端与测量光束的光轴成15度设置，用于接收与测量光束的光轴成15度的前向散射光信号。
10.根据权利要求1-3任意一项所述的可自校准的双光路粉尘浓度测量仪，其特征在于：还包括主控电路和与主控电路连接的报警电路，所述主控电路的输入端分别与第一光电接收器和第二光电接收器的输出端连接，所述主控电路用于根据第一电信号和第二电信号计算粉尘的浓度值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Unit 101, 1726 Gangzhong Road, Xiamen Section, China (Fujian) Free Trade Pilot Area, Xiamen City, Fujian Province Applicant after: Xishi (Xiamen) Technology Co.,Ltd. Address before: Unit 101, 1726 Gangzhong Road, Xiamen Section, China (Fujian) Free Trade Pilot Area, Xiamen City, Fujian Province Applicant before: XISHI (XIAMEN) TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170908 |