CN103196737B - 一种防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置和方法，该装置安装于光学检测腔的前端，其包括激光光源发生装置、散射腔、大颗粒收集装置、散射光检测装置以及主光束吸收装置，所述激光光源发生装置和主光束吸收装置分别安装于散射腔的两端，所述大颗粒收集装置和散射光检测装置安装于散射腔的一侧，且所述大颗粒收集装置位于所述激光光源发生装置一端。本发明一方面大大提高光学检测腔信号的准确性，提高信噪比进而提高检测精度，另一方面避免光学检测腔受到污染，延长光学检测腔的使用寿命。

Description

一种防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种过滤技术，更具体的说，特别涉及一种防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置和方法。

背景技术

光学法检测气溶胶浓度，主要有ATI的TDA-2H和TDA-2I型气溶胶光度计，且该仪器在去除大颗粒污染方面采用较密的不锈钢滤网的方法。检测高效过滤器泄露率的方法主要是在高效过滤器前端发生中值粒径在0.6微米的多分散相气溶胶，通过上游检测发生气溶胶的浓度，再在下游检测通过高效过滤器的气溶胶浓度，来计算高效过滤器的过滤效率。光学腔检测的粒子直径分布在亚微米级。由于检测进气口必须为开放式结构，所以光学腔容易进入微米级或更大级别的颗粒物或杂质，且大颗粒物在光学腔中随气流不断震荡，难以随气流排出，影响光学检测的准确性。而现有技术的解决方法是在进气管路中安装过滤网，过滤网只能去除较大的颗粒物或者杂质，若要去除微米级颗粒需要较细的滤网，滤网阻力较大容易堵塞，且待检测颗粒损失严重。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术因存在光学腔容易进入大颗粒杂质进而影响光学检测的准确性的技术问题，提供一种防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置。

本发明的另一个目的是提供一种根据上述装置实现防止大颗粒杂质进入光学检测腔的方法。

一方面，本发明的第一目的是通过以下技术方案来实现的：

一种防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置，其安装于光学检测腔的前端，该光学检测装置包括激光光源发生装置、散射腔、大颗粒收集装置、散射光检测装置以及主光束吸收装置，所述激光光源发生装置和主光束吸收装置分别安装于散射腔的二端，所述大颗粒收集装置和散射光检测装置安装于散射腔的一侧，且所述大颗粒收集装置位于所述激光光源发生装置一端。

优选的，所述散射腔包括进光光阑、散射腔体、出气气嘴和消光光阑，所述进光光阑安装于位于激光光源发生装置一侧的散射腔上，所述出气气嘴和消光光阑安装于位于主光束吸收装置一侧的散射腔体上。

优选的，所述激光光源发生装置包括激光器、光源固定板和光源调节座，所述光源调节座安装于散射腔体一端，所述激光器通过光源固定板固定于光源调节座上。

优选的，所述大颗粒收集装置包括大颗粒收集器、进气气嘴和大颗粒收集器盖，所述大颗粒收集器可连通的安装于散射腔体的一侧，所述大颗粒收集器盖安装于大颗粒收集器上，所述进气气嘴安装于大颗粒收集器盖上。

优选的，所述散射光检测装置包括石英镜片、光电倍增管管座、光电倍增管压盖和光电倍增管，所述光电倍增管管座可连通的安装于散射腔体的一侧，所述石英镜片安装于光电倍增管管座与散射腔体的连通处，所述光电倍增管位于光电倍增管管座内，所述光电倍增管压盖安装于光电倍增管管座上。

优选的，所述光电倍增管的轴线与所述激光光源发生装置发出的激光方向相互垂直。

优选的，所述主光束吸收装置包括光陷阱和光陷阱座，所述光陷阱座安装于位于消光光阑一侧的的散射腔体上，所述光陷阱安装于光陷阱座上。

另一方面，本发明的第二目的是通过以下技术方案来实现的：

一种防止大颗粒杂质进入的光学检测方法，其是在待检气体进入光学检测腔之前去除所述大颗粒杂质，该方法包括以下步骤，

S1、所述激光光源发生装置发射激光进入散射腔内；

S2、所述待检气体进入光学检测腔之前过滤大颗粒杂质，是采用空气动力学原理将质量较大的颗粒由于惯性较大不能克服重力而将所述待检测气体中的大颗粒杂质留于大颗粒收集装置内；

S3、所述激光照射经大颗粒收集装置过滤后进入的待检测气体，且激光照射未被过滤的亚微米级待检粒子产生散射；

S4、所述散射光检测装置检测所述步骤S3中散射后的激光，并产生于所述散射强度对应的电信号；

S5、所述主光束吸收装置吸收掉经过所述散射腔后的激光。

本发明具有如下有益效果：

1、采用空气动力学原理，简单有效的防止了大颗粒杂质进入光学检测腔，避免了大颗粒物在光学腔中对光束的干扰，大大提高光学检测腔信号的准确性，提高信噪比进而提高检测精度。

2、与过滤网相比，利用空气动力学原理实现的去除大颗粒装置能够保证空气在流动过程中没有障碍，没有阻力，更能保留被检测气体的原始性。

3、避免光学检测腔受到污染，延长光学检测腔的使用寿命，且大颗粒去除器拆装方便，降低维护成本。

4、本发明的装置加工工艺简单，成本低。

附图说明

图1为本发明所述的防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置的结构图；

图2为本发明所述的防止大颗粒杂质进入光学检测腔的方法流程图。

附图标记说明：

1、激光器，2、光源固定板，3、光源调节座，4、大颗粒收集器，5、进气气嘴，6、大颗粒收集器盖，7、进光光阑，8、散射腔体，9、激光束，10、消光光阑，11、光陷阱，12、光陷阱座，13、出气气嘴，14、石英镜片，15、光电倍增管管座，16、光电倍增管压盖，17、光电倍增管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步详细的说明。

参阅图1所示，本发明总的构思是提供一种防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置，其安装于光学检测腔的前端，而该光学检测装置包括激光光源发生装置、散射腔、大颗粒收集装置、散射光检测装置以及主光束吸收装置，激光光源发生装置和主光束吸收装置分别安装于散射腔的两端，大颗粒收集装置和散射光检测装置安装于散射腔的一侧，且大颗粒收集装置位于所述激光光源发生装置一端。

其中：散射腔包括进光光阑7、散射腔体8、出气气嘴13和消光光阑10，进光光阑7安装于位于激光光源发生装置一侧的散射腔体8上，出气气嘴13和消光光阑10安装于位于主光束吸收装置一侧的散射腔体8上。激光光源发生装置包括激光器1、光源固定板2和光源调节座3，光源调节座3安装于散射腔体8一端，激光器1通过光源固定板2固定于光源调节座3上。大颗粒收集装置包括大颗粒收集器4、进气气嘴5和大颗粒收集器盖6，大颗粒收集器4可连通的安装于散射腔体8的一侧，大颗粒收集器盖6安装于大颗粒收集器4上，进气气嘴5安装于大颗粒收集器盖6上。散射光检测装置包括石英镜片14、光电倍增管管座15、光电倍增管压盖16和光电倍增管17，光电倍增管管座15可连通的安装于散射腔体8的一侧，石英镜片14安装于光电倍增管管座15与散射腔体8的连通处，光电倍增管17位于光电倍增管管座15内，光电倍增管压盖16安装于光电倍增管管座15上，并且光电倍增管17的轴线与激光光源发生装置发出的激光方向相互垂直。而主光束吸收装置包括光陷阱11和光陷阱座12，光陷阱座12安装于位于消光光阑10一侧的的散射腔体8上，光陷阱11安装于光陷阱座12上。

请结合图1和图2所示，本发明的防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置的实现方法原理为：在待检气体进入光学检测腔之前去除大颗粒杂质，即可从源头上去除待检气体的大颗粒杂质，这样一方面大大提高光学检测腔信号的准确性，提高信噪比进而提高检测精度，另一方面避免光学检测腔受到污染，延长光学检测腔的使用寿命。具体的，该方法包括以下步骤，

第一步、激光光源发生装置发射激光进入散射腔内，即激光器1发生激光束9，激光束9经过进光光阑7进行消除杂散光处理后进入散射腔体8内；

第二步、激光照射经大颗粒收集装置过滤后进入的待检测气体，且激光照射未被过滤的亚微米级待检粒子产生散射，将待检测气体中的大颗粒杂质留于大颗粒收集装置内；即含有大颗粒的气流由进气嘴5进入大颗粒收集器4后，质量较大的颗粒由于惯性较大不能克服重力而将所述待检测气体中的大颗粒杂质留于大颗粒收集4装置内；亚微米级待检粒子随气流进入散射腔体8，在激光束9的照射下发生散射；本发明不是使用过滤网，而是采用空气动力学原理，将大颗粒甩出去。

第三步、上述第二步中散射后的激光通过散射光检测装置的石英镜片14进入光电倍增管17中，并产生与散射强度对应的散射强度信号，即电信号，这样即可知道气流中亚微米级待检粒子的浓度；

第四步、主激光束9经过散射腔体8后通过消光光阑10进入主光束吸收装置中的光陷阱座12内，并照射在光陷阱11上，进而剩余的激光束9被光陷阱11不断反射吸收。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，而其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置，其安装于光学检测腔的前端，其特征在于：该光学检测装置包括大颗粒收集装置、散射腔、激光光源发生装置、主光束吸收装置，以及散射光检测装置，所述激光光源发生装置和主光束吸收装置分别安装于散射腔的两端，所述大颗粒收集装置和散射光检测装置安装于散射腔的一侧，且所述大颗粒收集装置位于所述激光光源发生装置一端；所述大颗粒收集装置包括大颗粒收集器（4）、进气气嘴（5）和大颗粒收集器盖（6），所述大颗粒收集器（4）可连通的安装于散射腔的一侧，所述大颗粒收集器盖（6）安装于大颗粒收集器（4）上，所述进气气嘴（5）安装于大颗粒收集器盖（6）上；所述散射腔包括进光光阑（7）、散射腔体（8）、出气气嘴（13）和消光光阑（10），所述进光光阑（7）安装于位于激光光源发生装置一侧的散射腔体（8）上，所述出气气嘴（13）和消光光阑（10）安装于位于主光束吸收装置一侧的散射腔体（8）上；所述散射光检测装置包括石英镜片（14）、光电倍增管管座（15）、光电倍增管压盖（16）和光电倍增管（17），所述光电倍增管管座（15）可连通的安装于散射腔体（8）的一侧，所述石英镜片（14）安装于光电倍增管管座（15）与散射腔体（8）的连通处，所述光电倍增管（17）位于光电倍增管管座（15）内，所述光电倍增管压盖（16）安装于光电倍增管管座（15）上。

2.根据权利要求1所述的防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置，其特征在于：所述激光光源发生装置包括激光器（1）、光源固定板（2）和光源调节座（3），所述光源调节座（3）安装于散射腔体（8）一端，所述激光器（1）通过光源固定板（2）固定于光源调节座（3）上。

3.根据权利要求1所述的防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置，其特征在于：所述主光束吸收装置包括光陷阱（11）和光陷阱座（12），所述光陷阱座（12）安装于位于消光光阑（10）一侧的的散射腔体（8）上，所述光陷阱（11）安装于光陷阱座（12）上。

4.根据权利要求1所述的防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置，其特征在于：所述光电倍增管（17）的轴线与所述激光光源发生装置发出的激光方向相互垂直。

5.一种采用权利要求1所述的防止大颗粒杂质进入光学检测腔的装置的光学检测方法，是在待检气体进入光学检测腔之前过滤所述大颗粒杂质，其特征在于：该方法包括以下步骤，

S1、所述激光光源发生装置发射激光进入散射腔内；

S2、所述待检气体进入光学检测腔之前过滤大颗粒杂质，是采用空气动力学原理将质量较大的颗粒由于惯性较大不能克服重力，而将所述待检测气体中的大颗粒杂质留于大颗粒收集装置内；

S3、所述激光照射经大颗粒收集装置过滤后进入的待检测气体，且激光照射未被过滤的亚微米级待检粒子产生散射；

S4、所述散射光检测装置检测所述步骤S3中散射后的激光，并产生于所述散射强度对应的电信号；

S5、所述主光束吸收装置吸收掉经过所述散射腔后的激光。