CN109520901A - 一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，包括依次连接的基座、光源通道和反射部件，基座内上下并列设有接收装置和激光发射源，光源通道内设有分光装置，光源通道与反射部件之间设有测量室，反射部件内部设有前向光接收装置，前向光接收装置包括反射镜片和光纤，光纤穿过光源通道与接收装置连接；基座下表面中部斜交有控制装置，控制装置包括微处理器，微处理器上分别电性连接有电池、NB‑IOT通讯模块、定时模块和天线，微处理器通过导线分别与接收装置和激光发射源电性连接，本发明采用激光前散射法原理和新型结构，使得操作更加方便，测量更加精确。
Description
技术领域
本发明属于检测设备技术领域，具体涉及一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置。
背景技术
中国超低排放燃煤机组技术升级改造之后，超低排放低浓度颗粒物的测量变成一个较为困难的问题。目前，经过脱硫改造后排放的颗粒物会出现低温、高湿、低尘、含腐蚀等情况，传统的烟尘仪已经难以满足实际测量要求。通过分析颗粒物的一系列特点，经过实践证明可以使用激光前散射法原理的烟尘仪对颗粒物进行准确的测量。
激光后散射法原理的测量装置从工程实践上来看，在颗粒物浓度较高时(大于50mg/m3)，作为比较成熟、廉价的颗粒物测量技术是一种性价比较好的技术选择。但是针对国内30mg/m3以下的颗粒物浓度，则表现出了灵敏度低、甚至测量不出数据的缺点。入射的光源遇到颗粒物会按一定的规律向四周发出散射光，通过测量散射光的强弱即可得到颗粒物的浓度值。当颗粒物浓度较高时，后散射方向能够检测出散射光信号，但是随着颗粒物浓度降低，后散射方向的散射光信号越来越弱，所以激光后散射法原理对于低浓度颗粒物的灵敏度不高。但是在前散射方向，对于低浓度颗粒物还是能够检测到散射光。针对10mg/m3以下的颗粒物浓度，激光前散射法能够进行准确的测量。但是经过超低排放改造之后，我国燃煤机组的排放标准已经远低于国外排放标准，一般为5mg/m3以下，部分京津翼地区的标准已经为3mg/m3以下。此时标准的激光前散射测量装置对于超低浓度的颗粒物也表现出了灵敏度低的缺点，无法测量出准确的数据
本发明为基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，能够对燃煤锅炉排放的颗粒物浓度进行测量，采用激光前散射法原理，测量的过程中使用双光路不平衡性技术。同时解决了传统的测量装置，因为安装环境往往在人员很久接近的地方，操作不方便的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，能够对燃煤锅炉排放的颗粒物浓度进行测量，采用激光前散射法原理，测量的过程中使用双光路不平衡性技术。同时解决了传统的测量装置，因为安装环境往往在人员很久接近的地方，操作不方便的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，包括依次连接的基座、光源通道和反射部件，所述基座内上下并列设有接收装置和激光发射源，所述光源通道内设有分光装置，所述光源通道与所述反射部件之间设有测量室，所述反射部件内部设有前向光接收装置，所述前向光接收装置包括反射镜片和光纤，所述光纤穿过所述光源通道与所述接收装置连接；所述激光发射源发出激光，所述激光经过所述分光装置分成平行的测量光路和校准光路，所述测量光路和所述校准光路分别穿过所述光源通道和所述测量室照射到所述反射部件内的所述前向光接收装置，所述前向光接收装置通过所述光纤将所述测量光路和所述校准光路传输回所述接收装置；所述基座下表面中部斜交有控制装置，所述控制装置包括微处理器，所述微处理器上分别电性连接有电池、NB-IOT通讯模块、定时模块和天线，所述微处理器通过导线分别与所述接收装置和所述激光发射源电性连接。
优选的，所述接收装置包括激光放大器。
优选的，所述分光装置包括间隔设置的分光棱镜和分光挡片。
优选的，所述分光挡片上连接有电子快门，所述电子快门与所述微处理器电性连接，以便使所述测量光路或所述校准光路其中一个通过。优选的，所述分光装置包括滤光镜，所述滤光镜用于过滤所述校准光路。
优选的，所述NB-IOT通讯模块通过NB-IOT基站网络外接移动终端，所述移动终端包括电脑和手机。
优选的，所述基座外部套有电加热板，所述电加热板与所述微处理器电性连接。
本发明的有益效果是：
本发明一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，包括依次连接的基座、光源通道和反射部件，激光发射源发出激光，激光经过分光装置分成平行的测量光路和校准光路，测量光路和校准光路分别穿过光源通道和测量室照射到反射部件内的前向光接收装置，前向光接收装置通过光纤将测量光路和校准光路传输回接收装置，通过激光前散射法原理使得测量精度高；控制装置包括微处理器，微处理器上分别电性连接有电池、NB-IOT通讯模块、定时模块和天线，通过NB-IOT通讯模块连接移动终端，可远程实时在线操作，实用方便；基座外部套有电加热板，用于减少环境温度的极端变化对测量装置的影响，从而保证测量精度。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明外观示意图；
图3是本发明控制装置示意图。
图中标记为：1.基座，11.接收装置，12.激光发射源，13.激光放大器，14.电加热板，2.光源通道，21.分光装置，22.滤光镜，3.反射部件，31.前向接收装置，32.反射镜片，33.光纤，4.测量室，5.测量光路，6.校准光路，7.控制装置。
具体实施方式
如图1-3所示，一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，包括依次连接的基座1、光源通道2和反射部件3，基座1内上下并列设有接收装置11和激光发射源12，光源通道2内设有分光装置21，光源通道2与反射部件3之间设有测量室4，反射部件3内部设有前向光接收装置31，前向光接收装置31包括反射镜片32和光纤33，光纤33穿过光源通道2与接收装置11连接；激光发射源12发出激光，激光经过分光装置21分成平行的测量光路5和校准光路6，测量光路5和校准光路6分别穿过光源通道2和测量室4照射到反射部件3内的前向光接收装置31，前向光接收装置31通过光纤33将测量光路5和校准光路6传输回接收装置11；基座1下表面中部斜交有控制装置7，控制装置7包括微处理器，微处理器上分别电性连接有电池、NB-IOT通讯模块、定时模块和天线，微处理器通过导线分别与接收装置11和激光发射源12电性连接。
如图1-3所示，接收装置11包括激光放大器13，分光装置21包括间隔设置的分光棱镜和分光挡片，分光挡片上连接有电子快门，电子快门与微处理器电性连接，以便使测量光路5或校准光路6其中一个通过，分光装置21包括滤光镜22，滤光镜22用于过滤校准光路6，NB-IOT通讯模块通过NB-IOT基站网络外接移动终端，移动终端包括电脑和手机，基座1外部套有电加热板14，电加热板14与微处理器电性连接。
本具体实施方式的工作过程为：
操作人员通过移动终端(手机或电脑)控制控制装置7进行工作，控制装置7驱动激光发射源12发出激光，激光经过分光装置21分成平行的测量光路5和校准光路6，电子快门通过定时模块驱动工作，以便使所述测量光路5或所述校准光路6通过，将工作状态分为测量状态和校准装置；
测量状态时，此时只有测量光路5进行工作。测量光路5在测量室遇到颗粒物，这些颗粒物将测量光路5的一部分“拦截”下来，使入射的测量光路5改变方向并以颗粒物为核心按一定的规律向四周发散出去，其结果使原来入射的激光光强减弱，但是经过实验证明，此时被颗粒物前向散射的激光强度最大，所以取前向散射的激光作为测量信号；前向散射激光被前向光接收装置31接收，接收装置11和水平方向有一定的角度，前向散射激光正好可以直接射入前向接收装置31；前向接收装置31接收的激光通过光纤传输到接收装置11，接收装置11对接收的激光信号进行运算和处理，通过测量前向散射的激光的强弱即可得到颗粒物的浓度值，颗粒物的浓度和前向散射的激光强度是成比例关系的；
校准状态时，此时只有校准光路6进行工作；校准光路6的激光直接射入到前向光接收装置31的反射镜片32上，激光经过反射，正好可以平行的进入前向光接收装置31，通过光纤33传输到接收装置11，对激光进行信号的运算和处理。校准状态可以在有颗粒物的环境中进行，因为颗粒物的浓度不足以对激光的光强造成影响，可以忽略不计；
测量结果通过NB-IOT通讯模块发回移动终端，供工作人员使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，其特征在于，包括依次连接的基座、光源通道和反射部件，所述基座内上下并列设有接收装置和激光发射源，所述光源通道内设有分光装置，所述光源通道与所述反射部件之间设有测量室，所述反射部件内部设有前向光接收装置，所述前向光接收装置包括反射镜片和光纤，所述光纤穿过所述光源通道与所述接收装置连接；所述激光发射源发出激光，所述激光经过所述分光装置分成平行的测量光路和校准光路，所述测量光路和所述校准光路分别穿过所述光源通道和所述测量室照射到所述反射部件内的所述前向光接收装置，所述前向光接收装置通过所述光纤将所述测量光路和所述校准光路传输回所述接收装置；所述基座下表面中部斜交有控制装置，所述控制装置包括微处理器，所述微处理器上分别电性连接有电池、NB-IOT通讯模块、定时模块和天线，所述微处理器通过导线分别与所述接收装置和所述激光发射源电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，其特征在于，所述接收装置包括激光放大器。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，其特征在于，所述分光装置包括间隔设置的分光棱镜和分光挡片。
4.根据权利要求3所述的一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，其特征在于，所述分光挡片上连接有电子快门，所述电子快门与所述微处理器电性连接，以便使所述测量光路或所述校准光路其中一个通过。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，其特征在于，所述分光装置包括滤光镜，所述滤光镜用于过滤所述校准光路。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，其特征在于，所述NB-IOT通讯模块通过NB-IOT基站网络外接移动终端，所述移动终端包括电脑和手机。
7.根据权利要求1所述的一种基于激光前散射法的双光路不平衡性测量装置，其特征在于，所述基座外部套有电加热板，所述电加热板与所述微处理器电性连接。
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