CN102854109A - 新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器，采用激光器作为光源通过微处理器将光源恒光强输出，将光以一定倾斜角θ射入被测烟道区，经烟尘散射回的光经过聚焦镜片聚焦到接收器转换成电信号再加一滤光片有效防止其他杂光干扰，再由微处理器将信号放大滤波处理后转换成粉尘浓度。本发明大大提高了传感器的稳定性和精度，减少了维护成本，具有体积小，光路结构设计简单可靠，方便安装维护等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器。
背景技术
激光粉尘浓度智能传感器融合当前较为先进的光机电一体的智能传感器，是以当代最新光学技术为前导，结合机械自动化并集成微处理器具有对小信号采集处理和信息交换能力的智能传感器。采用激光后向散射方法，通过粉尘对光散射强度快速准确有效反映出粉尘浓度大小。
激光粉尘浓度智能传感器主要用于面向对电厂、钢厂、水泥厂、石化厂烟道中排放污染物中粉尘浓度的检测；面粉厂、纺织厂等环境中大气粉尘浓度检测；矿下易燃易爆粉尘检测。
目前国内外采用光学法测量粉尘浓度的传感器主要有光透射法和散射法两种，光透射法有一定局限性首先是安装要求比较高安装在工业烟囱上的时候发射端和接收端开孔必须足够同轴，否则接收端接收到的光强会受到影响，烟囱震动等外界干扰严重影响测量精度其次是只适合与高浓度的粉尘环境检测，低浓度时达不到精度要求已经不能满足当前形势发展逐渐被散热法所替代。传统散射法粉尘浓度传感器体积较大，光路设计复杂，生产过程复杂成本比较高，可维护性比较差；由于粉尘浓度传感器工作环境复杂，传统传感器难以有效克服作业现场镜片污染问题。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器，包括有微处理器、一端开口另一端成阶梯状的外壳和法兰，所述的法兰与所述的外壳开口的一端相连且法兰伸入到烟道内，所述的外壳的一侧壁上开有气体入口，在所述外壳阶梯状一端的外侧上部固定有相连接的半导体激光器驱动电路板和激光器，所述的微处理器固定在所述的半导体激光器驱动电路板上，微处理器调节所述激光器发射激光，在外壳二级阶梯处开有一窗口，窗口的后方设有平面镜一，所述的激光器以一定的角度发射激光经过此窗口并穿过平面镜一射进烟道内，烟道内的粉尘将激光散射回外壳内部，在散射光前方光路上依次设有平面镜二、聚焦透镜和光接收器，散射光穿过聚焦透镜后被聚焦并被光接收器接收，光接收器将接收的光信号转换为电信号后并将电信号传输进所述的微处理器内，微处理器将信号放大并滤波处理，通过得到的电压信号、预存的电压信号与粉尘浓度的比例关系，计算出粉尘的浓度。
在所述的光接收器和聚焦透镜之间设有滤光片，可以有效防止其他杂光干扰。
所述的激光器发射激光的角度是根据现场工况调节半导体激光器驱动电路板来调节角度大小的。
本发明的工作原理是：由激光器发出激光并沿着一定角度θ射入烟道内，在烟道内由粉尘颗粒散射回的光信号进入，θ角度可根据现场工况来调节半导体激光器驱动电路板驱动板来适应各种复杂工况。外壳的一侧上的气体入口是为了防止粉尘颗粒污染光学镜片，从此气体入口通入压缩空气，会在所述的两个平面镜前形成干净的气体隔离膜来阻挡粉尘的污染。
本发明采用650nm激光器作为光源通过微处理器特殊算法将光源恒光强输出，为了防止杂光干扰并将光信号调制，经过光学聚焦并平行后转成平行光提高了能量，将光以一定倾斜角θ射入被测烟道区，经烟尘散射回的光经过聚焦镜片聚焦到接收器转换成电信号再加一滤光片可以有效防止其他杂光干扰，再由微处理器将信号放大滤波处理后转换成粉尘浓度。
本发明的优点是：本发明利用干净的压缩空气对传感器光路吹扫在光路前端形成一段稳定可靠的气柱对光路部分和粉尘及污染气源实现有效的隔离防止光路污染，大大提高了传感器的稳定性和精度，减少了维护成本，具有体积小，光路结构设计简单可靠，方便安装维护等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的***结构图。
具体实施方式
如图1所示，一种新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器，包括有微处理器11、一端开口另一端成阶梯状的外壳12和法兰9，所述的法兰9与所述的外壳12开口的一端相连且法兰9伸入到烟道10内，所述的外壳12的一侧壁上开有气体入口7，在所述外壳12阶梯状一端的外侧上部固定有相连接的半导体激光器驱动电路板2和激光器3，所述的微处理器11固定在所述的半导体激光器驱动电路板2上，微处理器11调节所述激光器3发射激光，在外壳12二级阶梯处开有一窗口，在窗口的后方设有平面镜一6，所述的激光器3以一定的角度发射激光经过此窗口并穿过平面镜一6射进烟道10内，烟道10内的粉尘将激光散射回外壳12内部，在散射光前方光路上依次设有平面镜二5、聚焦透镜4和光接收器1，散射光穿过聚焦透镜4后被聚焦并被光接收器1接收，光接收器1将接收的光信号转换为电信号后并将电信号传输进所述的微处理器11内，微处理器11将信号放大并滤波处理，通过得到的电压信号、预存的电压信号与粉尘浓度的比例关系，计算出粉尘的浓度。
在所述的光接收器1和聚焦透镜4之间设有滤光片8，可以有效防止其他杂光干扰。
所述的激光器3发射激光的角度是根据现场工况调节半导体激光器驱动电路板2来调节角度大小的。
Claims (3)
1.一种新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器，其特征在于：包括有微处理器、一端开口另一端成阶梯状的外壳和法兰，所述的法兰与所述的外壳开口的一端相连且法兰伸入到烟道内，所述的外壳的一侧壁上开有气体入口，在所述外壳阶梯状一端的外侧上部固定有相连接的半导体激光器驱动电路板和激光器，所述的微处理器固定在所述半导体激光器驱动电路板上，微处理器调节所述激光器发射激光，在外壳二级阶梯处开有一窗口，窗口后方设置一平面镜一，所述的激光器以一定的角度发射激光经过此窗口并穿过平面镜一后射进烟道内，烟道内的粉尘将激光散射回外壳内部，在散射光前方光路上依次设有平面镜二、聚焦透镜和光接收器，散射光穿过聚焦透镜后被聚焦并被光接收器接收，光接收器将接收的光信号转换为电信号后并将电信号传输进所述的微处理器内，微处理器将信号放大并滤波处理，通过得到的电压信号、预存的电压信号与粉尘浓度的比例关系，计算出粉尘的浓度。
2.根据权利要求1所述的新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器，其特征在于：在所述的光接收器和聚焦透镜之间设有滤光片。
3.根据权利要求1所述的新型激光后散射法测量粉尘浓度智能传感器，其特征在于：所述的激光器发射激光的角度是根据现场工况调节半导体激光器驱动电路板来调节角度大小的。
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