CN114324098B - 一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，属于颗粒物浓度测量技术领域。一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，包括测量探杆以及设置在测量探杆两端的电气单元盒和接收盒，接收盒与测量探杆之间通过光纤管连接，电气单元盒和接收盒外壁均设置有第一行走组件和第二行走组件；本发明通过吹风机构便于隔绝测量装置与烟道内水气环境的连通，使测量装置相对密封，避免内部受到腐蚀，提高装置的使用寿命，且通过吹风机构将热量向待测量的区域进行扩散，避免激光测量受到水气的影响，提高测量的准确性，且通过行走组件使装置移动在烟道内，使装置对不同区域的颗粒物浓度进行检查，进而提高测量的精度。

Description

一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置

技术领域

本发明涉及颗粒物浓度测量技术领域，尤其涉及一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置。

背景技术

现市场上常用的颗粒物浓度在线监测设备多为激光散射原理，其原理是将激光射入烟道，光束与烟气中的颗粒物产生散射，散射光的强弱和散射截面成正比，当颗粒物升高时，颗粒物的散射光截面增大，散射光增强，通过散射光的强弱进一步测量出颗粒物的浓度。

现有技术中，专利申请号为CN201811562577.6的发明专利公开了“一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，包括电气单元盒、测量探杆以及接收盒，所述电气单元盒设有激光发射器和激光处理器；该发明采用双光路前向散射测量颗粒物浓度，有校准光路校准，提高测量结果的精确性”，但仍然存在缺陷，在实际使用的过程中，在超低排放工况下测量时受水气等烟道环境因素的影响，易造成测量不准确，且该装置开设的用于激光穿过的透光孔和接光孔，使得测量探杆以及接收盒内部与烟道环境相互连通，水气易通过光孔进入装置内部，对装置内部进行腐蚀，影响装置的使用寿命，同时该装置仅是对某处的颗粒物浓度进行监测，检测结果较单一，测量结果的精准性较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，包括测量探杆以及设置在测量探杆两端的电气单元盒和接收盒，所述接收盒与测量探杆之间通过光纤管连接，所述电气单元盒和接收盒外壁均设置有第一行走组件和第二行走组件，所述第一行走组件和第二行走组件之间设置有传动带，所述接收盒内设置有用于驱动第一行走组件行走的驱动机构，所述测量探杆和接收盒内壁均固定连接有固定盖，两个所述固定盖内均开设有用于激光穿过的透光孔，每个所述固定盖内均设置有吹风机构，所述吹风机构受传动带所驱动，且所述测量探杆与接收盒相互靠近的一端均设置有加热板。

优选的，所述第一行走组件包括固设在电气单元盒上的第一固定块，所述第一固定块内转动连接有第一转轴，所述第一转轴的两端均设置有第一滚轮，所述第二行走组件包括固设在接收盒上的第二固定块，所述第二固定块内转动连接有第二转轴，所述第二转轴的两端均设置有第二滚轮，所述第一转轴和第二转轴上均设置有第一同步轮，所述传动带设置在两个第一同步轮之间。

优选的，所述驱动机构包括固设在接收盒内的驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有转动轴，所述转动轴远离驱动电机的一端穿过接收盒并连接有主动齿轮，所述主动齿轮外壁啮合连接有从动齿轮，所述从动齿轮固定连接在第二转轴上。

优选的，所述吹风机构包括传动组件和吹风组件，所述吹风组件包括开设在固定盖内的活动槽，所述活动槽的两端分别设置有进风口和出风口，所述进风口和出风口均与固定盖呈夹角设置，所述出风口与透光孔相互连通，所述活动槽内转动连接有第一转杆，所述第一转杆上设置有扇叶。

优选的，所述传动组件包括第二转杆，两个所述第二转杆分别转动连接在测量探杆和接收盒内，每个所述第二转杆上均设置有第二同步轮，所述第二同步轮与传动带活动相接，所述第二转杆外壁还套设有蜗杆，所述第一转杆上设置有与蜗杆相互啮合的蜗轮。

优选的，所述第一行走组件和第二行走组件均设置有两组，所述接收盒与测量探杆上均固定连接有连接块，两个所述连接块之间设置有第一弹性伸缩杆。

优选的，所述测量探杆上设置有连接板，所述连接板上设置有第二弹性伸缩杆，所述第二弹性伸缩杆远离连接板的一端连接有U形架，所述U形架内通过销轴连接有辅助轮，所述辅助轮与传动带活动相抵。

优选的，所述加热板包括隔板，所述隔板的底部连接有加热件，所述加热件与第一转杆中轴线的延伸线相交。

优选的，所述电气单元盒设有激光发射器和激光处理器，所述测量探杆内设置有镜筒组件，用于集中光束，所述接收盒内设置有激光接收组件，所述激光接收组件与激光处理器之间连接有光纤主体，所述光纤主体置于光纤管内。

优选的，所述光纤管的一端与测量探杆固定相连，所述光纤管远离测量探杆的一端与接收盒滑动连接。

与现有技术相比，本发明提供了一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，具备以下有益效果：

1、该双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，通过吹风机构便于隔绝测量装置与烟道内水气环境的连通，使测量装置相对密封，避免内部受到腐蚀，提高装置的使用寿命，且通过吹风机构将热量向待测量的区域进行扩散，对烟气进行加热，避免激光测量受到水气的影响，提高测量的准确性，且通过行走组件使装置移动在烟道内，使装置对不同区域的颗粒物浓度进行检查，进而提高测量的精度。

2、该双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，通过控制驱动电机运行，使驱动电机的输出端带动转动轴及其外侧的主动齿轮转动，使主动齿轮与第二转轴上的从动齿轮相互啮合，进而使第二转轴转动，通过设置的传动带及第一同步轮，使的第一转轴随第二转轴同步转动，进而使装置在烟道内行进，进而对不同位置的颗粒物浓度进行检查，进而提高测量的精度。

3、该双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，通过传动带在传动过程中与第二同步轮相接，使得第二同步轮带动第二转杆转动，使第二转杆带动蜗杆与第一转杆上的蜗轮进行啮合，进而使第一转杆带动扇叶对透光孔处的烟气进行吹动，避免烟气中的水气及颗粒物进入装置内部，使装置内部相对“密封”，且由于出风口与固定盖呈较小夹角设置，使得气流仅对盖板边侧的烟气进行吹动，并不会影响接收盒与测量探杆之间的大部分激光测量区域，进而气流不会引起测量区域颗粒物浓度的变化，保证测量的准确度。

4、该双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，通过使加热件与第一转杆中轴线的延伸线相交，当气流沿着出风口向外部流动时，气流会与加热板相抵，气流受到加热板的阻挡，不再向上流动且流速下降，避免随着气流的向上延伸，引起上方测量区域颗粒物浓度的变化，且可以通过缓慢流动的气流将加热件散发的热量向待测量区域缓慢扩散，进而提高烟气的温度，对烟气中的水气进行清除，避免水气影响激光的测量精度。

5、该双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，通过第一弹性伸缩杆的设置，使得第一行走组件和第二行走组件分别与烟道两侧内壁紧密相抵，使装置适用于不同尺寸的烟道内颗粒物的测量，实用性强，且通过辅助轮的设置，对传动带进行张紧，避免由于第一行走组件和第二行走组件的距离变化，影响装置的正常使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的图1中A部分的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图二；

图4为本发明的图3中B部分的结构示意图；

图5为本发明的第二转轴的外部结构示意图；

图6为本发明的剖面结构示意图；

图7为本发明的接收盒的剖面结构示意图；

图8为本发明的图7中C部分的结构示意图；

图9为本发明的吹风机构的气流流动的结构示意图；

图10为本发明的测量探杆和电气单元盒的剖面结构示意图；

图11为本发明的测量探杆的外部结构示意图。

图中：1、测量探杆；101、镜筒组件；2、电气单元盒；201、激光发射器；202、激光处理器；3、接收盒；301、激光接收组件；4、光纤管；401、光纤主体；5、传动带；6、固定盖；601、透光孔；602、活动槽；6021、进风口；6022、出风口；6023、第一转杆；6024、扇叶；603、第二转杆；6031、蜗杆；6032、蜗轮；7、加热板；701、隔板；702、加热件；8、第一固定块；801、第一转轴；802、第一滚轮；9、第二固定块；901、第二转轴；902、第二滚轮；10、第一同步轮；11、驱动电机；111、转动轴；112、主动齿轮；113、从动齿轮；12、第二同步轮；13、连接块；14、第一弹性伸缩杆；15、辅助轮；16、连接板；161、第二弹性伸缩杆；162、U形架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

实施例1：

参照图1、图2、图3和图6，一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，包括测量探杆1以及设置在测量探杆1两端的电气单元盒2和接收盒3，接收盒3与测量探杆1之间通过光纤管4连接，电气单元盒2和接收盒3外壁均设置有第一行走组件和第二行走组件，第一行走组件和第二行走组件之间设置有传动带5，接收盒3内设置有用于驱动第一行走组件行走的驱动机构，测量探杆1和接收盒3内壁均固定连接有固定盖6，两个固定盖6内均开设有用于激光穿过的透光孔601，每个固定盖6内均设置有吹风机构，吹风机构受传动带5所驱动，且测量探杆1与接收盒3相互靠近的一端均设置有加热板7。

具体的，使装置置于烟道内，且第一行走组件与第二行走组件与烟道内壁紧密相抵，使测量装置移动在烟道内，对烟道不同位置的颗粒物浓度进行测量，在装置移动过程中，使传动带5带动吹风机构工作，通过吹风机构便于隔绝测量装置透光孔601处与烟道内水气环境的连通，使测量装置相对密封，避免内部受到腐蚀，提高装置的使用寿命，且通过吹风机构将加热板7产生的热量向待测量的区域进行扩散，对烟气进行加热，避免激光测量受到水气的影响，从而提高测量的准确性，且通过行走组件使装置移动在烟道内，使装置对不同区域的颗粒物浓度进行检查，进而提高测量的精度。

实施例2：

参照图1、图3、图4和图5，一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，与实施例1相同，更进一步的是，第一行走组件包括固设在电气单元盒2上的第一固定块8，第一固定块8内转动连接有第一转轴801，第一转轴801的两端均设置有第一滚轮802，第二行走组件包括固设在接收盒3上的第二固定块9，第二固定块9内转动连接有第二转轴901，第二转轴901的两端均设置有第二滚轮902，第一转轴801和第二转轴901上均设置有第一同步轮10，传动带5设置在两个第一同步轮10之间。

进一步的，驱动机构包括固设在接收盒3内的驱动电机11，驱动电机11的输出端连接有转动轴111，转动轴111远离驱动电机11的一端穿过接收盒3并连接有主动齿轮112，主动齿轮112外壁啮合连接有从动齿轮113，从动齿轮113固定连接在第二转轴901上。

具体的，通过控制驱动电机11运行，使驱动电机11的输出端带动转动轴111及其外侧的主动齿轮112转动，使主动齿轮112与第二转轴901上的从动齿轮113相互啮合，进而使第二转轴901转动，通过设置的传动带5及第一同步轮10，使得第一转轴801随第二转轴901同步转动，进而使装置在烟道内行进，进而对不同位置的颗粒物浓度进行检查，从而提高测量的精度。

实施例3：

参照图1、图2、图6、图7、图8和图9，一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，与实施例2相同，更进一步的是，吹风机构包括传动组件和吹风组件，吹风组件包括开设在固定盖6内的活动槽602，活动槽602的两端分别设置有进风口6021和出风口6022，进风口6021和出风口6022均与固定盖6呈夹角设置，出风口6022与透光孔601相互连通，活动槽602内转动连接有第一转杆6023，第一转杆6023上设置有扇叶6024。

进一步的，传动组件包括第二转杆603，两个第二转杆603分别转动连接在测量探杆1和接收盒3内，每个第二转杆603上均设置有第二同步轮12，第二同步轮12与传动带5活动相接，第二转杆603外壁还套设有蜗杆6031，第一转杆6023上设置有与蜗杆6031相互啮合的蜗轮6032。

具体的，行走组件通过驱动电机11的驱动带动装置在烟道内行走，传动带5在第一转轴801和第二转轴901之间运转传动时与第二同步轮12相接，使得第二同步轮12带动第二转杆603转动，使第二转杆603带动蜗杆6031与第一转杆6023上的蜗轮6032进行啮合，进而使第一转杆6023带动扇叶6024对透光孔601处的烟气进行吹动，避免烟气中的水气及颗粒物通过透光孔601进入装置内部，使装置内部相对于烟道“密封”，且由于出风口6022与固定盖6呈较小夹角设置，使得气流仅对固定盖6边侧的烟气进行吹动，并不会影响接收盒3与测量探杆1之间的大部分激光测量区域，进而气流不会引起测量区域内颗粒物浓度的变化，从而保证装置测量的准确度。

实施例4：

参照图1、图3、图6和图11，一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，与实施例3相同，更进一步的是，第一行走组件和第二行走组件均设置有两组，接收盒3与测量探杆1上均固定连接有连接块13，两个连接块13之间设置有第一弹性伸缩杆14；第一行走组件和第二行走组件均设置有两组，便于装置更好的与烟道内壁支撑，且接收盒3与测量探杆1之间采用第一弹性伸缩杆14，使得第一行走组件和第二行走组件分别与烟道两侧内壁紧密相抵，使装置适用于不同尺寸的烟道内颗粒物的测量，实用性强。

作为本发明优选的技术方案，光纤管4的一端与测量探杆1固定相连，光纤管4远离测量探杆1的一端与接收盒3滑动连接；使第一弹性伸缩杆14收缩时，接收盒3相对于光纤管4滑动。

作为本发明优选的技术方案，测量探杆1上设置有连接板16，连接板16上设置有第二弹性伸缩杆161，第二弹性伸缩杆161远离连接板16的一端连接有U形架162，U形架162内通过销轴连接有辅助轮15，辅助轮15与传动带5活动相抵；通过辅助轮15的设置，对传动带5进行张紧，避免由于第一弹性伸缩杆14的距离变化，影响装置的正常使用。

实施例5：

参照图7、图8和图9，一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，与实施例3相同，更进一步的是，加热板7包括隔板701，隔板701的底部连接有加热件702，加热件702与第一转杆6023中轴线的延伸线相交。

具体的，通过使加热件702与第一转杆6023中轴线的延伸线相交，当气流沿着出风口6022向外部流动时，气流会与加热板7相抵，气流受到加热板7的阻挡，不再向上流动且流速下降，从而避免随着气流的向上延伸，引起上方测量区域颗粒物浓度的变化，且可以通过缓慢流动的气流将加热件702散发的热量向待测量区域缓慢扩散，进而提高烟气的温度，对烟气中的水气进行清除，避免水气影响激光的测量精度。

实施例6：

参照图1、图5图7、图10和图11，一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，与实施例1相同，更进一步的是，电气单元盒2设有激光发射器201和激光处理器202，测量探杆1内设置有镜筒组件101，用于集中光束，接收盒3内设置有激光接收组件301，激光接收组件301与激光处理器202之间连接有光纤主体401，光纤主体401置于光纤管4内。

具体的，激光发射器201发射激光，经过镜筒组件101中的三棱镜，光从三棱镜的一面射入，从另一个面射出，同时向第三个面偏折，产生两道平行的光束，两道光束分别从镜筒组件101向透光孔601射出，分别形成平行度一致的测量光束和校准光束，具体实施中，测量光束位于高处，校准光束相对较低；测量光束在从镜筒组件101射出后，经过两个透光孔601之间的测量区域，在测量光束照射到粉尘等颗粒物时，会发生散射，此时的散射是全方位的光线散射，但是由于测量光束位置是高于激光接收组件301的位置的，所以测量光束不会直射到接光板上，只有照射在颗粒物上产生的一部分前向散射光线会射到激光接收组件301上，而校准光束是直射到激光接收组件301上的；激光接收组件301在接收到光束后，将信息通过光纤主体401传送到激光处理器202，将光强的模拟信号由数模转换器转换为数字信号，并将其存储到数据存储器中，也可将该数字信号传至与本装置联用的计算机中，利用计算机进行数据处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，包括测量探杆（1）以及设置在测量探杆（1）两端的电气单元盒（2）和接收盒（3），其特征在于，所述接收盒（3）与测量探杆（1）之间通过光纤管（4）连接，所述电气单元盒（2）和接收盒（3）外壁均设置有第一行走组件和第二行走组件，所述第一行走组件和第二行走组件之间设置有传动带（5），所述接收盒（3）内设置有用于驱动第一行走组件行走的驱动机构，所述测量探杆（1）和接收盒（3）内壁均固定连接有固定盖（6），两个所述固定盖（6）内均开设有用于激光穿过的透光孔（601），每个所述固定盖（6）内均设置有吹风机构，所述吹风机构受传动带（5）所驱动，且所述测量探杆（1）与接收盒（3）相互靠近的一端均设置有加热板（7）；

所述吹风机构包括传动组件和吹风组件，所述吹风组件包括开设在固定盖（6）内的活动槽（602），所述活动槽（602）的两端分别设置有进风口（6021）和出风口（6022），所述进风口（6021）和出风口（6022）均与固定盖（6）呈夹角设置，所述出风口（6022）与透光孔（601）相互连通，所述活动槽（602）内转动连接有第一转杆（6023），所述第一转杆（6023）上设置有扇叶（6024）；

所述传动组件包括第二转杆（603），两个所述第二转杆（603）分别转动连接在测量探杆（1）和接收盒（3）内，每个所述第二转杆（603）上均设置有第二同步轮（12），所述第二同步轮（12）与传动带（5）活动相接，所述第二转杆（603）外壁还套设有蜗杆（6031），所述第一转杆（6023）上设置有与蜗杆（6031）相互啮合的蜗轮（6032）。

2.根据权利要求1所述的一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述第一行走组件包括固设在电气单元盒（2）上的第一固定块（8），所述第一固定块（8）内转动连接有第一转轴（801），所述第一转轴（801）的两端均设置有第一滚轮（802），所述第二行走组件包括固设在接收盒（3）上的第二固定块（9），所述第二固定块（9）内转动连接有第二转轴（901），所述第二转轴（901）的两端均设置有第二滚轮（902），所述第一转轴（801）和第二转轴（901）上均设置有第一同步轮（10），所述传动带（5）设置在两个第一同步轮（10）之间。

3.根据权利要求2所述的一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述驱动机构包括固设在接收盒（3）内的驱动电机（11），所述驱动电机（11）的输出端连接有转动轴（111），所述转动轴（111）远离驱动电机（11）的一端穿过接收盒（3）并连接有主动齿轮（112），所述主动齿轮（112）外壁啮合连接有从动齿轮（113），所述从动齿轮（113）固定连接在第二转轴（901）上。

4.根据权利要求1所述的一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述第一行走组件和第二行走组件均设置有两组，所述接收盒（3）与测量探杆（1）上均固定连接有连接块（13），两个所述连接块（13）之间设置有第一弹性伸缩杆（14）。

5.根据权利要求4所述的一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述测量探杆（1）上设置有连接板（16），所述连接板（16）上设置有第二弹性伸缩杆（161），所述第二弹性伸缩杆（161）远离连接板（16）的一端连接有U形架（162），所述U形架（162）内通过销轴连接有辅助轮（15），所述辅助轮（15）与传动带（5）活动相抵。

6.根据权利要求1所述的一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述加热板（7）包括隔板（701），所述隔板（701）的底部连接有加热件（702），所述加热件（702）与第一转杆（6023）中轴线的延伸线相交。

7.根据权利要求1所述的一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述电气单元盒（2）设有激光发射器（201）和激光处理器（202），所述测量探杆（1）内设置有镜筒组件（101），用于集中光束，所述接收盒（3）内设置有激光接收组件（301），所述激光接收组件（301）与激光处理器（202）之间连接有光纤主体（401），所述光纤主体（401）置于光纤管（4）内。

8.根据权利要求7所述的一种双光路激光前向散射颗粒物浓度测量装置，其特征在于，所述光纤管（4）的一端与测量探杆（1）固定相连，所述光纤管（4）远离测量探杆（1）的一端与接收盒（3）滑动连接。

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