CN214121930U - 粉尘浓度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种粉尘浓度检测装置，其特征在于：包括光声光谱检测单元和信号采集处理单元，光声光谱检测单元包括测量腔、准直光阑组、光电隔离器、激光器和抽气部，所述准直光阑组、光电隔离器和激光器位于测量腔外后端并沿测量腔中轴线依次布置，所述抽气部包括一将测量腔内样气抽出的抽气泵；信号采集处理单元包括依次电性连接的光电探测器、放大器、数据采集卡、锁相卡和微音器，所述光电探测器位于测量腔外前端并对准激光器发出的激光，所述微音器固定连接在测量腔侧壁上，所述锁相卡与激光器电性连接。本装置结构简单，使用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境检测技术领域，尤其是涉及一种粉尘浓度检测装置。
背景技术
目前国内外粉尘浓度检测方法可分为两大类：取样法和非取样法。取样法有称重法、β射线法、压电振动法等。非取样法有光散射法、光透射法、超声波法等。取样法是采集待测区域内一定体积的含尘样气，用过滤膜将样气中粉尘颗粒过滤分离，通过测量含尘气体的体积、质量等参数后计算出粉尘浓度。取样法需要对系统的过滤膜进行频繁的更换，这不仅增加了工人的工作量，还降低了系统的效率。非取样法是通过粉尘的光电特性间接地测量粉尘浓度值的一种方法。非取样法需要将含尘样气引入测量腔进行测量，而对于高温高湿的煤矿粉尘，极容易造成测量腔的污染与堵塞，使设备测量精度下降甚至失效，且非取样法测量值受粉尘颗粒物粒径大小的影响较大，它不能测出不同粒径大小的粉尘浓度值。为此，国内外众多学者开始研究设计粉尘浓度检测装置，并且取得了一定的成果。然而，尚未见到将光声光谱检测方法应用于矿井粉尘浓度检测领域中。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种检测快速、结构简单的粉尘浓度检测装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种粉尘浓度检测装置，包括光声光谱检测单元和信号采集处理单元，光声光谱检测单元包括测量腔、准直光阑组、光电隔离器、激光器和抽气部，所述准直光阑组、光电隔离器和激光器位于测量腔外后端并沿测量腔中轴线依次布置，所述抽气部包括一将测量腔内样气抽出的抽气泵；信号采集处理单元包括依次电性连接的光电探测器、放大器、数据采集卡、锁相卡和微音器，所述光电探测器位于测量腔外前端并对准激光器发出的激光，所述微音器固定连接在测量腔侧壁上，所述锁相卡与激光器电性连接。
进一步的，还包括一清洗吹扫单元，所述清洗吹扫单元包括与测量腔相连接的清洗管路和吹扫管路，所述清洗管路上连接有清洗液体储存罐，所述吹扫管路上连接有电吹风。
进一步的，所述测量腔还连接有一用于储存污水的污水储存罐。
进一步的，所述测量腔具有一进气管路，所述进气管路上连接有三通阀，所述污水储存罐与三通阀一端相连接。
进一步的，所述抽气部包括一抽气管路，抽气管路上沿样气行进方向依次设置有过滤膜、质量流量计和抽气泵。
进一步的，所述测量腔具有与清洗管路相连接的清洗口、与吹扫管路相连接的吹扫口，清洗口处设有雾化细网，清洗管路上设有压力电磁阀和清洗液体储存罐；吹扫管路上依次设有电磁阀和电吹风。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本装置能够精确获取待测样气中粉尘浓度值。测量前或测量后对测量腔体的清洗吹扫，降低了测量误差，提高了系统精度。
为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
图中：1-测量腔，11-进气管路，12-三通阀，13-污水储存罐，2-准直光阑组，21-光电隔离器，22-激光器，3-光电探测器，31-放大器，32-数据采集卡，33-锁相卡，34-微音器，4-调制电路，5-抽气泵，51-抽气管路，52-质量流量计，53-过滤膜，6-电吹风，61-吹扫管路，62-电磁阀，7-清洗液体储存罐，71-清洗管路，72-压力电磁阀。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1所示，一种粉尘浓度检测装置，包括光声光谱检测单元和信号采集处理单元。
光声光谱检测单元包括测量腔1、准直光阑组2、光电隔离器21、激光器22和抽气部，准直光阑组2、光电隔离器21和激光器22位于测量腔1外后端并沿测量腔1中轴线依次布置。
测量腔1具有一进气管道11，进气管道11上设置有三通阀12，三通阀12上还连接有一用于储存污水的污水储存罐13。
抽气部包括一抽气管路51，抽气管路51上沿样气行进方向依次设置有过滤膜53、质量流量计52和抽气泵5。
信号采集处理单元包括依次电性连接的光电探测器3、放大器31、数据采集卡32、锁相卡33和微音器34，光电探测器3位于测量腔1外前端并对准激光器22发出的激光，微音器34固定连接在测量腔1侧壁上，锁相卡33通过一调制电路4与激光器22电性连接。
清洗吹扫单元包括与测量腔1相连接的清洗管路71和吹扫管路61，测量腔1具有与清洗管路71相连接的清洗口、与吹扫管路61相连接的吹扫口，清洗口处设有雾化细网，清洗管路71上设有压力电磁阀72和清洗液体储存罐7，此处清洗液可为水；吹扫管路61上依次设有电磁阀62和电吹风6。
测量时，运行系统，控制压力电磁阀和三通阀的控制支路信号，使压力电磁阀和三通阀动作，清洗液体储存罐中的清洗液在压力作用下由清洗管路经雾化细网喷出形成喷雾，对测量腔进行清洗，清洗污水流入污水储存罐，清洗结束后，控制电磁阀的控制支路信号，电吹风动作，向测量腔内吹扫气体，使测量腔保持干燥，并进一步对未清洗掉的粉尘进行吹扫。待清洗吹扫结束，开启抽气泵和质量流量计，设置气体流量和抽气时间，待测样气送入测量腔中进行光声光谱测量。当整个腔体内待测气体达到预定要求后，开启激光器，激光依次经过光电隔离器和准直光阑组，沿测量腔中线水平射入测量腔内，穿过测量腔后由光电探测器接收。测量腔内粉尘颗粒吸收由激光器发出的特定功率的调制光源，从而激发出声信号，声信号被微音器采集后送入锁相卡进行数字锁相处理，数据采集卡采集经锁相卡处理后的信号，后经井下基站传输到地面计算机中显示。光电探测器采集到的信号经放大器放大后进入数据采集卡，经井下基站传输到地面计算机中显示。测量腔内粉尘浓度可表示为：
上式中：SPA(mV)为光声信号幅值；
为微音器灵敏度；Ccell(Pa·(cm-1·W)-1)为光声池池常数；P0(W)为激光器功率；c(ml/cm2)为粉尘浓度；σ(cm2)为物质吸收截面。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种粉尘浓度检测装置，其特征在于：包括光声光谱检测单元和信号采集处理单元，光声光谱检测单元包括测量腔、准直光阑组、光电隔离器、激光器和抽气部，所述准直光阑组、光电隔离器和激光器位于测量腔外后端并沿测量腔中轴线依次布置，所述抽气部包括一将测量腔内样气抽出的抽气泵；信号采集处理单元包括依次电性连接的光电探测器、放大器、数据采集卡、锁相卡和微音器，所述光电探测器位于测量腔外前端并对准激光器发出的激光，所述微音器固定连接在测量腔侧壁上，所述锁相卡与激光器电性连接。
2.根据权利要求1所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于：还包括一清洗吹扫单元，所述清洗吹扫单元包括与测量腔相连接的清洗管路和吹扫管路，所述清洗管路上连接有清洗液体储存罐，所述吹扫管路上连接有电吹风。
3.根据权利要求1所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于：所述测量腔还连接有一用于储存污水的污水储存罐。
4.根据权利要求3所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于：所述测量腔具有一进气管路，所述进气管路上连接有三通阀，所述污水储存罐与三通阀一端相连接。
5.根据权利要求1所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于：所述抽气部包括一抽气管路，抽气管路上沿样气行进方向依次设置有过滤膜、质量流量计和抽气泵。
6.根据权利要求2所述的粉尘浓度检测装置，其特征在于：所述测量腔具有与清洗管路相连接的清洗口、与吹扫管路相连接的吹扫口，清洗口处设有雾化细网，清洗管路上设有压力电磁阀和清洗液体储存罐；吹扫管路上依次设有电磁阀和电吹风。
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| CN114739913B (zh) * | 2022-03-29 | 2022-10-28 | 安徽理工大学 | 一种基于双光声光谱的矿井粉尘实时检测系统及检测方法 |
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| WO2023184610A1 (zh) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 安徽理工大学 | 一种基于双光声光谱的矿井粉尘实时检测系统及检测方法 |
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