CN109655388A - 光散射装置、颗粒物浓度测量系统和测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及光散射装置、颗粒物浓度测量系统和测量方法。所述光散射装置中，装置本体为一侧设置有吹扫气入口的中空腔体，导流柱设置在中空腔体中并形成密闭空间，密闭空间与吹扫气入口连通；导流柱的相对的两侧设置有进气口和出气口，进气口与吹扫气入口同侧，内部设置有与进气口和出气口连通的散射腔体；导流柱外壁上设置有凹槽，凹槽位于密闭空间中与吹扫气入口连通；凹槽上设置第一通孔，装置本体的外壁上与第一通孔相应的位置上设置第二通孔，第二通孔中设置有窗口片；凹槽末端靠近出气口处设有第三通孔。本申请的光散射装置中，由吹扫气气路形成气幕结构，避免了待测样气对窗口片的污染。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测领域，具体涉及一种光散射装置、含有该光散射装置的颗粒物浓度测量系统和测量方法。
背景技术
目前，基于光散射方法对颗粒物浓度进行测量的方法，应用范围较为广泛，然而，该方法监测油烟颗粒物浓度时，存在明显的缺陷：
一方面，利用光散射法测量油烟颗粒物的浓度时，光学镜片容易受油污污染。相比于常规的烟气颗粒物浓度测量系统或是大气颗粒物浓度测量系统，用于油烟颗粒物浓度的测量系统，由于油烟沸点高易冷凝，油污易附着在光学镜片上，并且，油污的清洗难度较大。
另一方面，现有的烟气颗粒物浓度测量系统中，通常只考虑光学通光表面的防护。光学散射腔体内通常只采用压缩空气吹扫或采用棉签进行擦拭，该方法对油污的清理效果有限，不利于仪器的维护。然而，在油烟颗粒物的测量过程中，油烟不可避免的会附着在仪器的散射腔体内壁，清洗过程非常不好操作。
另外，吹扫气通常需要汇入待测样气中排出。然而，吹扫气往往是从光学出光孔处汇入样气，从而会对散射区域内的待测样气进行稀释，干扰测量结果。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的问题，本申请旨在在一定程度上解决上述的技术问题。本申请提出了一种光散射装置、包含该光散射装置的颗粒物浓度测量系统以及利用该测量系统进行的颗粒物浓度测量方法。本申请的光散射装置能够在其中形成气幕保护结构，且装置便于拆卸、更换和清洗，特别适用于油烟颗粒物浓度的测量。
一方面，本申请的一个实施例提供了一种光散射装置，包括装置本体和导流柱；
所述装置本体为一侧设置有吹扫气入口的中空腔体，所述导流柱设置在所述中空腔体中，并与所述中空腔体之间形成密闭空间，所述密闭空间与所述吹扫气入口连通；
所述导流柱的相对的两侧分别设置有进气口和出气口，其中，所述进气口与所述吹扫气入口位于同侧，所述导流柱内部设置有与所述进气口和所述出气口连通的散射腔体；
所述导流柱外壁上设置有凹槽，所述凹槽位于所述密闭空间中与所述吹扫气入口连通；所述凹槽上设置第一通孔，所述装置本体的外壁上与所述第一通孔相应的位置上设置第二通孔，所述第二通孔中设置有窗口片；在所述凹槽的末端靠近所述出气口处设置有第三通孔。
作为本申请可选的实施方式，所述凹槽设置有三个，每个所述凹槽上均设置有第一通孔，三个所述第一通孔位于所述导流柱的同一圆周上，并且，所述第二通孔设置有三个，每个所述第二通孔均与所述第一通孔相对应。
作为本申请可选的实施方式，所述第三通孔均位于所述的第一通孔的正下方。
作为本申请可选的实施方式，所述中空腔体为圆柱状，所述装置本体为长方体，所述长方体的装置本体内部设置有所述圆柱状的中空腔体。
作为本申请可选的实施方式，所述导流柱与所述装置本体的一端卡接。
作为本申请可选的实施方式，所述导流柱包括直径依次增大的第一圆柱体、第二圆柱体和第三圆柱体，其中，所述第一圆柱体与所述装置本体的一端卡接，所述第二圆柱体与所述装置本体之间形成所述密闭空间。
另一方面，本申请的一个实施例提出了一种颗粒物浓度测量系统，包括光源、光散射装置和检测装置，所述光散射装置为上述任一所述的光散射装置；
所述光源与所述光散射装置上的一第二通孔连接；
所述检测装置与所述光散射装置上的一第二通孔连接。
作为本申请可选的实施方式，所述测量系统中还包括光阱装置，所述光阱装置与所述光散射装置上的一第二通孔连接。
又一方面，本申请的一个实施例还提出了一种根据上述的测量系统进行的颗粒物浓度测量方法，所述测量方法包括步骤：
待测样气经由所述进气口送入所述散射腔体中；
吹扫气经由所述吹扫气入口通过所述密闭空间送入所述凹槽中；
启动所述光源装置，所述光源装置发射的光束经由所述第二通孔中的窗口片进入所述散射腔体中；
部分所述光束与所述待测样气中的颗粒物发生散射，得到散射后光束；
在上述的散射过程中，所述吹扫气在所述凹槽中形成吹扫气气路，用于隔离所述待测样气和所述窗口片，所述吹扫气在所述第三通孔处进入所述散射腔体中，并经由所述出气口排出；
所述散射后光束经由所述第二通孔中的窗口片进入所述检测装置中。
作为本申请可选的实施方式，所述测量方法还包括步骤：所述光源装置发射的光束进入所述散射腔体中后，所述光束中未发生散射的部分光束进入光阱装置中。
本申请提出的光散射装置中，导流柱与装置本体的一端通过卡接的方式连接，便于导流柱的拆装，且导流柱的拆装不会影响测量过程的光路。并且，本申请中，由吹扫气气路形成气幕结构，有效避免了散射腔体中的待测样气对窗口片的污染，装置主体内壁也不会被污染。尤其是，对于待测样气为油烟颗粒物时，能够避免窗口片受到油烟的污染，可定期采用酒精对导流柱单独进行清洗。进一步地，通过控制吹扫气的气流，使得吹扫气能够通过凹槽末端的第三通孔与散射腔体中已经发生过散射作用的样气汇合，再经由出气口排出，避免吹扫气对待测样气的稀释。
附图说明
图1为本申请实施例中光散射装置的剖面示意图。
图2为本申请实施例中导流柱的主视图。
图3为本申请实施例中导流柱的俯视图。
图4为图2中B-B截面的剖面示意图。
图5为图2中A-A截面的剖面示意图。
图6为图2中C-C截面的剖面示意图。
图7为本申请实施例中光散射装置的装置本体的俯视图。
图8为本申请实施例中光散射装置的装置本体的主视图。
图9为图8中A-A截面的剖面示意图。
图10为图8中B-B截面的剖面示意图。
图11为本申请实施例中颗粒物浓度测量系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本申请中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本申请的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本申请的一个目的是提供一种光散射装置，如图1所示，为本申请实施例中光散射装置的剖面示意图。
由图1所示，本申请的光散射装置100包括装置本体110和导流柱120。
装置本体110的内部为中空腔体。由图1、图7和图10，装置本体110的一侧设置有吹扫气入口111。
导流柱120设置在装置本体110的中空腔体中。导流柱120与装置本体110之间形成密闭空间。并且，密闭空间与吹扫气入口111之间连通。
在本申请的不同实施方式中，并不限制导流柱120与装置本体110之间的连接方式。本实施例中，由图1所示，导流柱120的一端与装置本体110的一端通过卡接的方式连接。从而，便于导流柱120的拆装。
进一步地，由图1，导流柱120的另一端与装置本体110之间设置有密封盖130。在密封盖130与装置本体110之间还设置有密封垫圈140。从而，保证了光散射装置100中不会受到其它干扰光的影响。
进一步地，由图4所示，本实施例中的导流柱120包括直径依次增大的第一圆柱体M1、第二圆柱体M2和第三圆柱体M3。由图1和图4，第一圆柱体M1与装置本体110的一端卡接。第二圆柱体M2与装置本体110之间形成密闭空间。
本申请的实施例中，导流柱120的相对的两侧分别设置有进气口127和出气口128。其中，进气口127用于接收待测样气。并且，进气口127与吹扫气入口111位于同侧。导流柱120内部为散射腔体，用于接收由进气口127送入的待测样气，待测样气在散射腔体中与射入的光束发生散射。并且，导流柱120的散射腔体与进气口127和出气口128均连通。
导流柱120的外壁上设置有凹槽，该凹槽位于密闭空间中且与吹扫气入口111连通。进而，能够在导流柱120和装置主体110之间形成吹扫气气路。
凹槽上设置有第一通孔。并且，在装置本体110的外壁上与第一通孔相应的位置上设置有第二通孔。在第二通孔中设置有窗口片，供光束通过。进而，使得在窗口片和散射腔体之间，由吹扫气气路形成气幕结构，有效避免了散射腔体中的待测样气对窗口片的污染。尤其是，对于待测样气为油烟颗粒物时，能够避免窗口片受到油烟的污染，可定期采用酒精对导流柱120单独进行清洗。
在本申请的不同实施方式中，根据实际需求，更换不同材质的窗口片。
更进一步地，在凹槽的末端靠近出气口128处设置有第三通孔。凹槽中通入的吹扫气经过该第三通孔进入散射腔体中，由于第三通孔在靠近出气口128处设置，使得吹扫气能够与散射腔体中已经发生过散射作用的样气汇合，再经由出气口128排出。进而，能够避免吹扫气对待测样气的稀释。
在本申请的不同实施方式中，并不限制凹槽的数量和角度，可根据需求对凹槽的数量进行增减。在每个凹槽上均设置有一第一通孔和一第三通孔。
由图1和图3所示，本实施例中，导流柱120的外壁上设置有三个凹槽，分别为第一凹槽121、第二凹槽122和第三凹槽123。
由图5所示，第一凹槽121上设置有第一通孔D11。第二凹槽122上设置有第一通孔D12。第三凹槽123上设置有第一通孔D13。可选的，第一通孔D11、第一通孔D12和第一通孔D13位于导流柱120的同一圆周上。
相应的，由图6所示，在第一凹槽121、第二凹槽122和第三凹槽123的末端靠近出气口128分别设置有第三通孔D31、第三通孔D32和第三通孔D33。
可选的，本实施例中，第三通孔D31位于第一通孔D11的正下方。第三通孔D32位于第一通孔D12的正下方。第三通孔D33位于第一通孔D13的正下方。
本实施例中，第三通孔D31、第三通孔D32、第三通孔D33用于使得各凹槽中的吹扫气汇入散射腔体中，与其中的发生散射作用后的气体汇合，并经由出气口128排出。
本实施例中，光散射装置100的装置本体110为外方内圆的结构。即，装置本体110外部为长方体，装置本体110内设圆柱状的中空腔体。由图7和图10所示，装置本体110的一侧上设置有待测样气进气口127和吹扫气入口111。
进一步地，由图9，本实施例中，装置本体110的外壁上，第二通孔设置有三个，分别为：第二通孔D21、第二通孔D22、第二通孔D23。并且，第二通孔D21与第一通孔D11的位置相对应。第二通孔D22与第一通孔D12的位置相对应。第二通孔D23与第一通孔D13的位置相对应。
进一步地，由图1和图9所示，本实施例中，在第二通孔D21中设置有窗口片124。在第二通孔D22中设置有窗口片125。在第二通孔D23中设置有窗口片126。
本实施例中，在第一凹槽121、第二凹槽122和第三凹槽123中均通入吹扫气，使得窗口片124、窗口片125和窗口片126均与散射腔体之间形成气幕结构。从而，当散射腔体中通入油烟颗粒物时进行检测时，能够有效避免油烟颗粒物对窗口片的污染，降低了清洗难度。
本申请的另一个目的是提供一种颗粒物浓度测量系统，如图11所示，为本申请的一实施例中的颗粒物浓度测量系统的示意图。
本实施例的颗粒物浓度测量系统，包括上述的光散射装置100、光源200和检测装置300。其中，光散射装置100的结构同上所述，此处不再赘述。
由图11所示，本实施例提供的颗粒物浓度测量系统中，光源200与光散射装置100上的其中一个第二通孔连接，并且，检测装置300与光散射装置100上的其中一个第二通孔连接。
可选地，本实施例的颗粒物浓度测量系统中，光源200与光散射装置100上的第二通孔D21之间通过螺柱实现螺纹连接，检测装置300与光散射装置100上的第二通孔D22之间通过螺柱实现螺纹连接。
作为本申请可选的实施方式，颗粒物浓度测量系统进一步包括光阱装置400，用于消除未发生散射的光束。可选的，本申请中的光阱装置400使用黑色无反射表面将进入的光束吸收或湮灭，从而消除杂散光。
可选的，光阱装置400与光散射装置100上的第二通孔D23之间通过螺柱实现螺纹连接。
本申请中的颗粒物浓度测量系统中，并不限制光源200、检测装置300、光阱装置400与光散射装置100之间进行连接时的位置关系。
基于上述的颗粒物测量系统，本申请同时提出了一种颗粒物浓度测量方法，包括如下步骤：
待测样气经由进气口127送入导流柱120的散射腔体中。吹扫气经由吹扫气入口111通过密闭空间送入凹槽中。
启动光源装置200，光源装置200发射的光束经由第二通孔中的窗口片进入散射腔体中。可选的，光源装置200发射的光束经由第二通孔D21中的窗口片124进入散射腔体中。
光源装置200发射的部分光束与待测样气中的颗粒物发生散射，得到散射后光束。
在上述进行散射的过程中，通入的吹扫气在凹槽中形成吹扫气气路，在窗口片和散射腔体之间形成气幕结构，用于隔离待测样气和窗口片。并且，本申请中设置的第三通孔，使得吹扫气能够通过第三通孔处进入散射腔体中，与其中的发生散射作用后的样气汇合，并经由出气口128排出，从而减弱甚至消除吹扫气经由第一通孔进入散射腔体中的散射区域。
上述散射过程得到的散射后光束，再经由第二通孔中的窗口片进入检测装置300中。可选的，散射后光束经由第二通孔D22中设置的窗口片125进入检测装置300中。
检测装置300根据所收集的散射后光束的强度，对待测样气中的颗粒物浓度进行检测分析。
可选的，光源装置200发射的光束进入散射腔体中后，光束中未发生散射的部分光束进入光阱装置400中，进行湮灭或者吸收。进一步地，散射腔体的光束中未发生散射的部分光束经由第二通孔D23中设置的窗口片126进入光阱装置400中进行湮灭或者吸收。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种光散射装置，其特征在于，所述光散射装置包括装置本体和导流柱；
所述装置本体为一侧设置有吹扫气入口的中空腔体，所述导流柱设置在所述中空腔体中，并与所述中空腔体之间形成密闭空间，所述密闭空间与所述吹扫气入口连通；
所述导流柱的相对的两侧分别设置有进气口和出气口，其中，所述进气口与所述吹扫气入口位于同侧，所述导流柱内部设置有与所述进气口和所述出气口连通的散射腔体；
所述导流柱外壁上设置有凹槽，所述凹槽位于所述密闭空间中与所述吹扫气入口连通；所述凹槽上设置第一通孔，所述装置本体的外壁上与所述第一通孔相应的位置上设置第二通孔，所述第二通孔中设置有窗口片；在所述凹槽的末端靠近所述出气口处设置有第三通孔。
2.根据权利要求1所述的光散射装置，其特征在于，所述凹槽设置有三个，每个所述凹槽上均设置有第一通孔，三个所述第一通孔位于所述导流柱的同一圆周上，并且，所述第二通孔设置有三个，每个所述第二通孔均与所述第一通孔相对应。
3.根据权利要求1或2所述的光散射装置，其特征在于，所述第三通孔均位于所述的第一通孔的正下方。
4.根据权利要求1所述的光散射装置，其特征在于，所述中空腔体为圆柱状，所述装置本体为长方体，所述长方体的装置本体内部设置有所述圆柱状的中空腔体。
5.根据权利要求1所述的光散射装置，其特征在于，所述导流柱与所述装置本体的一端卡接。
6.根据权利要求1或5所述的光散射装置，其特征在于，所述导流柱包括直径依次增大的第一圆柱体、第二圆柱体和第三圆柱体，其中，所述第一圆柱体与所述装置本体的一端卡接，所述第二圆柱体与所述装置本体之间形成所述密闭空间。
7.一种颗粒物浓度测量系统，包括光源、光散射装置和检测装置，其特征在于，所述光散射装置为权利要求1-6任一所述的光散射装置；
所述光源与所述光散射装置上的一第二通孔连接；
所述检测装置与所述光散射装置上的一第二通孔连接。
8.根据权利要求7所述的颗粒物浓度测量系统，其特征在于，所述测量系统中还包括光阱装置，所述光阱装置与所述光散射装置上的一第二通孔连接。
9.一种根据权利要求7或8所述的测量系统进行的颗粒物浓度测量方法，其特征在于，所述测量方法包括步骤：
待测样气经由所述进气口送入所述散射腔体中；
吹扫气经由所述吹扫气入口通过所述密闭空间送入所述凹槽中；
启动所述光源装置，所述光源装置发射的光束经由所述第二通孔中的窗口片进入所述散射腔体中；
部分所述光束与所述待测样气中的颗粒物发生散射，得到散射后光束；
在上述的散射过程中，所述吹扫气在所述凹槽中形成吹扫气气路，用于隔离所述待测样气和所述窗口片，所述吹扫气在所述第三通孔处进入所述散射腔体中，并经由所述出气口排出；
所述散射后光束经由所述第二通孔中的窗口片进入所述检测装置中。
10.根据权利要求9所述的颗粒物浓度测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括步骤：所述光源装置发射的光束进入所述散射腔体中后，所述光束中未发生散射的部分光束进入光阱装置中。
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