CN1100199A - 激光粉尘浓度监测与报警器 - Google Patents
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Abstract
激光粉尘浓度监测与报警器是光电子技术在粉
尘测量行业的重要应用，解决国内有关工厂企业急需
的粉尘浓度适时监测与报警问题，它采用激光作光
源，利用物质对激光的散射和吸收作用，从散射光和
衰减光中提取粉尘浓度信息，采用光束补偿技术，单
片机处理数据，数码显示并具有报警功能，I-C曲线
拟合误差＜1％，粉尘浓度测量误差＜3％，该产品可
普遍用于工业粉尘的监测，环境，劳动保护监测，当粉
尘浓度接近爆炸阈值时，提前报警。
Description
电技术;
根据检索，从国内中文数据库中检出相关文献6篇，其中申请专利的有两篇，即90224479粉尘自动检测报警仪，和89215848激光粒径测量仪，前者未使用激光光源，后者用于测量细微颗粒的直径，而不是测粉尘浓度，更不具备报警功能，其余四篇文献中与本发明较接近的有91214799激光粉尘监测微机控制喷水降尘和87200646粉尘浓度测试技术的研究-激光智能粉尘浓度计，上述两项1）均未申请专利;2）均无爆炸报警功能;3）均采用微计算机而不是单片机进行信号处理，设备成本较高，不宜推广;4）与本发明技术特征不同，如所使用的激光扫瞄，同步跟踪系统在本发明中均不采用。
工业粉尘污染和爆炸在国外是非常严重的问题，工业粉尘爆炸在国内也时有发生，造成巨大的人员伤亡和国家财产损失，目前国内对粉尘防爆多采用被动方式，还没有广泛地实现对浓度实行适时监测与报警，为此我们研究开发了这种可连续监测粉尘浓度的测量仪器，该仪器灵敏度高，测量过程全部自动化，抗干扰能力强，能适时连续测量粉尘浓度，数字显示，并能报警，该仪器成本较低（每台成本在2000元以内）可以普遍推广应用于纺织、煤炭、化工、粮食、工矿、工业粉尘防爆的监测，亦可在环境保护、劳动保护部门使用。
5、基本原理：激光通过物质后，由于物质的散射和吸收，其衰减光和散射光的强度均携带有物质浓度信息，即I衰＝f（C），I散＝φ（C），测出I衰或I散即可求得物质浓度C。
以衰减光为例，遵从布吉尔-兰伯特-贝尔定律。
I＝Ioexp（-xcL） （1）
其中Io-光初始强度
X-单位浓度物质对光的吸收和散射系数，简称单位浓度衰减系数。
L-物质层厚度
C-物质浓度
由公式（1）可得C＝ 1/(XL) In = (Io)/(I) （2）
公式（2）中X、L、I。均为已知，测量衰减后的光强I即可由（2）式算出物质浓度C。
仪器构造见附图（一），分为三大部分
1）光源：采用抗干扰能力强的气体、固体或半导体激光器，本仪器最初型号采用He-Ne激光器。
2）获取粉尘浓度信号的光学装置，本仪器最初型号利用衰减光携带粉尘浓度信息，采用双光束比较，双调制频率单探头接收，利用补偿法消除电源波动，光电元件性能变化，粉尘污染以及环境对光学系统的干扰，以保证测量精度。
附图（一）所示，激光束通过分束后被调制成频率为ω1和ω2的方波，一束作为参考光，光强为Io，另一束经过扩束（相当于增加物质层厚度L）后进入粉尘区，再经M2反射到接收器上，这束衰减后的光强为I，携带了粉尘浓度C的信息，因此接收器上同时接收了参考光Io和信号光I，经放大、检波，比较后送入单片机处理。
3）利用单片机对信号进行处理
单片机信号处理系统见附图（二）
接收器接收的参考光Io和信号光I，经光电转换变成电信号，再经放大滤波分开后输入单片机，在单片机内进行比较，模数转换，I-C曲线拟合，并用数码管实时显示浓度数值，因此可以动态地测量粉尘浓度，当浓度达到阀值时进行报警。
6、本仪器的特点：采用抗干扰能力强的激光作光源，利用粉尘对激光的吸收和散射作用，由衰减光或散射光中获得浓度信号，采用补偿法消除电源波动，元件性能改变，粉尘污染以及环境干扰，利用单片机进行数据处理，能够保证测量精度，实现自动化，可连续监测粉尘浓度，并具有报警功能。
Claims (4)
1、一种激光粉尘浓度监测与报警器，其特征在于它由激光发射系统1，光学装置2，单片机信号处理系统3所组成，He-Ne激光器或半导体激光器，激光电源组成激光发射系统1，分束片，调制器，补偿系统，反射镜，扩束系统和接收器(光电二极管)组成光学装置2，放大系统，滤波系统1，滤波系统2，单片机，键盘，LED显示器报警装置，组成单机信号处理系统3。
2、根据权利要求1所述的激光粉尘浓度监测与报警器，其特征在于光学装置2，是由分束片，反射镜，双频调制器，接收器组成的双光束比较单探头接收系统。
3、根据权利要求1所述的激光粉尘浓度监测与报警器，其特征在于光学装置2中的补偿系统是由两片暴露在粉尘中的玻璃片组成。
4、根据权利要求1所述的激光粉尘浓度监测与报警器，其特征在于单片机信号处理系统3中的单片机具有比较，模数转换，I-C曲线模拟，数码管显示浓度数值，报警等功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93117116 CN1100199A (zh) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 激光粉尘浓度监测与报警器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93117116 CN1100199A (zh) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 激光粉尘浓度监测与报警器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1100199A true CN1100199A (zh) | 1995-03-15 |
Family
ID=4991855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 93117116 Pending CN1100199A (zh) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 激光粉尘浓度监测与报警器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1100199A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103063555A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-24 | 战仁军 | 一种烟雾颗粒测量系统 |
| CN103439233A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-11 | 苏州奥德克光电有限公司 | 烟道粉尘浓度检测系统 |
| CN104568688A (zh) * | 2013-10-24 | 2015-04-29 | 华北电力大学 | 一种简易pm2.5探测仪装置 |
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| CN111323393A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-06-23 | 宁波普瑞柏生物技术股份有限公司 | 一种联合散射比浊法和透射比浊法的测量方法 |
-
1993
- 1993-09-07 CN CN 93117116 patent/CN1100199A/zh active Pending
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