CN105352864A - 采用光散射法的在线粉尘测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用光散射法的在线粉尘测量仪，包括：外壳、激光光源、滤光片和接受源电路板，外壳内设有第一光通道，滤光片和接受源电路板设置于第一光通道内，并且沿第一光通道的延伸方向依次设置，激光光源用于向待测量烟气中发射既定波长的激光；待测量烟气散射的光包括既定波长的激光以及干扰光，滤光片用于滤去干扰光，接受源电路板用于接受待测量烟气散射的既定波长的激光并对该既定波长的激光进行处理，接受源电路板与供电通讯插头电连接。本发明排除了自然环境中干扰因子对测量结果的影响，提高测量结果的准确性和可靠性，适用于粉尘颗粒物浓度的在线连续监测，尤其是对自然环境恶劣，监测因子干扰较大的烟尘排放***的无间断监测。

Description

采用光散射法的在线粉尘测量仪

技术领域

本发明涉及大气污染物治理技术领域，尤其是涉及一种采用光散射法的在线粉尘测量仪。

背景技术

随着国家环保污染治理力度加大，工业烟气的排放须严格按照国家排放标准，其中排放的烟水的各项污染物中烟尘颗粒物是其中主要含量，为了测量烟尘颗粒物的浓度，出现了粉尘测量仪。

粉尘测量仪可通过多种不同的方法和途径进行测量。

例如，空气中粉尘浓度的光散射式测定法，利用光散射法进行测量，当光照射在烟气中悬浮的粒子上时，产生光散射。在光学***和粉尘性质一定的条件下，散射光强度与粉尘浓度成比例。光散射法是通过测量散射光强度，经过转换求得粉尘质量浓度的方法。粉尘质量浓度为单位体积空气中所含粉尘的质量(mg/m³)。

但是，现有的粉尘测量仪在采用光散射法进行测量时，都无法排除自然环境中产生的干扰因子(例如太阳光、折射光等)对测量结果的影响，测量结果的准确性和可靠性比较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用光散射法的在线粉尘测量仪，以解决现有技术中的粉尘测量仪测量结果准确性和可靠性比较低的技术问题。

本发明提供一种采用光散射法的在线粉尘测量仪，包括：外壳、激光光源、滤光片和接受源电路板，

所述外壳内设有第一光通道，所述滤光片和接受源电路板设置于所述第一光通道内，并且沿所述第一光通道的延伸方向依次设置，所述激光光源用于向待测量烟气中发射既定波长的激光，待测量烟气散射的光包括既定波长的激光以及干扰光，所述接受源电路板用于接受待测量烟气散射的既定波长的激光并对该既定波长的激光进行处理，所述接受源电路板与供电通讯插头电连接。

进一步地，所述接受源电路板包括依次连接的光源接受模块、显示屏模块和信号输出模块，所述光源接受模块接受待测量烟气散射的激光并进行处理，所述显示屏模块用于显示所述光源接受模块的处理结果并将所述处理结果通过所述信号输出模块向外输出。

进一步地，所述接受源电路板还包括光源发生模块，所述光源发生模块与所述激光光源连接，用于驱动所述激光光源发出激光。

进一步地，所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪还包括设置于所述外壳内的光通道连接架和光源支架，所述光通道连接架内设有第二光通道，所述第二光通道与所述第一光通道连通，所述滤光片设置于所述第二光通道的靠近所述第一光通道的一端，所述光源支架安装于所述光通道连接架上，所述激光光源安装于所述光源支架上。

进一步地，所述采用光散射法的在线粉尘测量仪还包括基座以及与所述基座的第一端密封连接的基座盖板，所述基座内具有第三光通道，所述基座盖板上设有与所述第三光通道连通的通孔，所述基座盖板与所述光通道连接架连接，所述基座与所述外壳的第一端连接。

进一步地，所述基座盖板与所述光通道连接架之间设有凸透镜。

进一步地，所述基座的第二端连接有法兰。

进一步地，所述采用光散射法的在线粉尘测量仪还包括用于向待测量的烟囱内喷入空气的反吹单元，所述反吹单元包括设置在所述基座上的反吹接口以及与所述反吹接口连接的空气压缩机。

进一步地，所述基座内设有防尘镜，所述防尘镜与所述基座盖板密封连接。

进一步地，所述防尘镜的两侧分别设有防尘镜垫圈。

本发明提供的粉尘测量仪，采用光散射法测量粉尘浓度，测量时，将外壳的一端封闭，外壳的另一端与待测量区域连通，然后开启激光光源，使激光光源通过外壳向待测量烟气中发射既定波长的激光，所述既定波长的激光被烟气散射后进入外壳中，待测量烟气散射的光包括既定波长的激光以及干扰光，所述滤光片用于滤去所述干扰光，除去太阳光、折射光等，允许既定波长的激光的散射光通过，这样，接受源电路板接受到的光为既定波长的激光被烟气散射后的激光，在光学***和粉尘性质一定的条件下，散射光强度与粉尘浓度成比例，从而接受源电路板根据散射后的激光强度来计算粉尘浓度。本发明排除了自然环境中干扰因子对测量结果的影响，提高测量结果的准确性和可靠性。本发明广泛适用于烟尘排放***的粉尘颗粒物浓度的在线连续监测，尤其是对自然环境恶劣，监测因子干扰较大的烟尘排放***的无间断监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的采用光散射法的在线粉尘测量仪的整体结构示意图；

图2为本发明一种实施例提供的采用光散射法的在线粉尘测量仪的分解图。

附图标记：

1-法兰；2-供电通讯接口；

3-转接件；4-校正器盖板；

5-校正器防尘垫圈；6-外壳防尘垫圈；

7-第一防尘镜垫圈；8-防尘镜；

9-第二防尘镜垫圈；10-基座盖板；

11-凸透镜；12-光源支架；

13-激光光源；14-光通道连接架；

15-滤光片；16-透镜盖板；

17-接受源电路板；18-盖板；

19-外壳；20-显示屏；

21-端盖；22-基座；

23-反吹接口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一种实施例提供的采用光散射法的在线粉尘测量仪的整体结构示意图；图2为本发明一种实施例提供的采用光散射法的在线粉尘测量仪的分解图。

本发明提供一种采用光散射法的在线粉尘测量仪，如图1和图2所示，所述采用光散射法的在线粉尘测量仪包括：外壳19、激光光源13、滤光片15和接受源电路板17，所述外壳19内设有第一光通道，所述滤光片15和接受源电路板17设置于所述第一光通道内，并且沿所述第一光通道的延伸方向依次设置，所述激光光源13用于向待测量烟气中发射既定波长的激光，待测量烟气散射的光包括既定波长的激光以及干扰光，所述接受源电路板17用于接受待测量烟气散射的既定波长的激光并对该既定波长的激光进行处理，所述接受源电路板17与供电通讯插头电连接。

激光光源13设置在所述外壳19内，能够通过外壳向待测量烟气中发射既定波长的激光，滤光片15根据激光光源13发射的激光的波长选择，允许该既定波长的激光被待测量烟气散射后的激光通过，其他自然光等被烟气散射后的光会被滤光片15吸收掉，从而无法被所述接受源电路板17接受到。

其中，激光光源13具有下列特点：①单色性好：激光的颜色很纯,其单色性比普通光源的光高10倍以上；②方向性强：激光束的发散立体角很小,为毫弧度量级,比普通光或微波的发散角小2～3数量级；③光亮度高：激光焦点处的辐射亮度比普通光高10～100倍。因此，本发明采用激光作为光源，获得单色的发射光，排出自然因素的干扰，提高测量的准确性。

其中，滤光片15是塑料或玻璃片再加入特种染料做成的，红色滤光片15只能让红光通过，如此类推。玻璃片的透射率原本与空气差不多，所有有色光都可以通过，所以是透明的，但是染了染料后，分子结构变化，折射率也发生变化，对某些色光的通过就有变化了。比如一束白光通过蓝色滤光片15，射出的是一束蓝光，而绿光、红光极少，大多数被滤光片15吸收了。滤光片15根据激光光源13发射的激光的性质来选择，保证滤光片15吸收除该激光光源13发射的激光之外的所有光。

本发明提供的粉尘测量仪，采用光散射法测量粉尘浓度，测量时，将外壳19的一端封闭，外壳19的另一端与待测量区域连通，然后开启激光光源13，使激光光源13通过外壳19向待测量烟气中发射既定波长激光，太阳光、折射光等自然光以及既定波长的激光被烟气散射后进入外壳19中，滤光片15能够对散射后的光进行过滤，除去太阳光、折射光等自然光，待测量烟气散射的光包括既定波长的激光以及干扰光，所述滤光片用于滤去所述干扰光，允许激光光源13发射的既定波长的激光的散射光通过，这样，接受源电路板17接受到的光为被烟气散射的既定波长的激光，在光学***和粉尘性质一定的条件下，散射光强度与粉尘浓度成比例，从而接受源电路板17根据散射后的激光强度来计算粉尘浓度。本发明排除了自然环境中干扰因子对测量结果的影响，提高测量结果的准确性和可靠性。本发明广泛适用于烟尘排放***的粉尘颗粒物浓度的在线连续监测，尤其是对自然环境恶劣，监测因子干扰较大的烟尘排放***的无间断监测。

本发明提供的粉尘颗粒物在线监测仪采用光散射法原理测量，只需单侧安装于烟气排放囱即可进行监测，本发明测量时把光束射入测量空间，粉尘微粒通过反射散射光进入接收源内，通过接受源电路板17对其进行分析计算即可立即得出测量结果，简单，快捷，高效。此外，使用光学方法进行测量，无机械损耗部件，寿命高。

进一步地，所述接受源电路板17包括依次连接的光源接受模块、显示屏20模块和信号输出模块，所述光源接受模块接受待测量烟气散射的激光并进行处理，所述显示屏20模块用于显示所述光源接受模块的处理结果并将所述处理结果通过所述信号输出模块向外输出。

其中，光源接受模块接受烟气散射后的激光后进行光电转化处理，将激光的光强信息转化为粉尘的浓度信息，并以电信号的信息发送给显示屏20模块，显示屏20模块能够将粉尘的浓度信息通过信号输出模块输出给用户。

优选地，外壳19内还设有显示屏20，用于方便观察粉尘的浓度信息。

此外，所述信号输出模块可以用粉尘在线监测***连接，信号输出模块实时将粉尘的浓度信息传输给粉尘在线监测***，便于实时获知粉尘的浓度信息。

进一步地，所述接受源电路板17还包括光源发生模块，所述光源发生模块与所述激光光源13连接，用于驱动所述激光光源13发出激光。当接受源电路板17得到电能时，光源发生模块便驱动激光光源13发光。

此外，该粉尘测量仪还可以包括供电通讯插头，该供电通讯插头可以与电源和通讯***连接，该供电通讯插头通过线路连接至接收源电路板，通过该供电通讯插头为该接收源电路板供电并进行通讯，以传输信息。其中，接收源电路板可以通过转接件3与该粉尘测量仪的基座22连接。本发明在线粉尘监测仪能对既定空间排放的颗粒物浓度进行测量，设有单一的供电通讯接口2，能与烟气在线***组成完整监测***。

本发明提供的粉尘测量仪适用于检测各种产生粉尘的烟气排放***，例如火电厂的锅炉等，锅炉然后产生的烟气通过烟囱排入大气，本粉尘测量仪可以安装在烟囱上。粉尘测量仪上的供电通讯接口2供电源连接，供电通讯插头通过线路为接收源电路板供电，接受源电路板17上的光源发生模块驱动激光光源13发出激光，外壳19内的激光射入烟囱中，烟囱中的粉尘散射回的光通过滤光片15过滤之后，被接受源电路板17上的光源接受模块接受，光源接受模块对接收到的光强进行转化处理，得到粉尘浓度，然后在通过显示屏20模块显示出来，通过信号输出模块和供电通讯插头向外输出粉尘浓度信息，供电通讯插头通过线路与地面上的中控室的显示屏20连接。这样操作人员只需观察地面上的显示屏20即可进行监控，当粉尘浓度异常时，说明有故障时，此时可爬上去进行检测维修。

进一步地，如图2所示，所述采用光散射法的在线粉尘测量仪还包括设置于所述外壳19内的光通道连接架14和光源支架12，所述光通道连接架14内设有第二光通道，所述第二光通道与所述第一光通道连通，所述滤光片15设置于所述第二光通道的靠近所述第一光通道的一端，所述光源支架12安装于所述光通道连接架14上，所述激光光源13安装于所述光源支架12上。烟气散射后的激光依次通过光通道连接架14内的第二光通道和滤光片15后，进入第一通道内被接受源电路板17接受。

光源支架12用于固定光源，并且光源支架12能够调整激光光源13的位置，以使激光光源13发射的激光照射至待测量的烟气中。

在图2所示的实施例中，第二光通道和第一光通道为同轴设置的圆形通孔。

进一步地，如图2所示，所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪还包括基座22以及与所述基座22的第一端密封连接的基座盖板10，所述基座22内具有第三光通道，所述基座盖板10上设有与所述第三光通道连通的通孔，所述基座盖板10与所述光通道连接架14连接，所述基座22与所述外壳19的第一端连接。

如图2所示，上述所述的供电通讯接口2可以设置于所述基座22的外壁上。

进一步地，所述基座盖板10与所述光通道连接架14之间设有凸透镜11。本发明的激光光源13通过基座22内的第三光通道进入烟囱内部，对粉尘颗粒进行照射，粉尘颗粒发生散射，散射光通过第三光通道、凸透镜11聚焦后，进入光通道连接架14中，然后经过滤光片15过滤之后达到接收源电路板进行读数测量。

凸透镜11是中央较厚，边缘较薄的透镜。凸透镜11具有会聚光线的作用，凸透镜11可分为：a.双凸透镜——是两面凸的透镜；b.平凸透镜——是一面凸、一面平的透镜；c.凹凸透镜——为一面凸，一面凹的透镜。在本实施例中，凸透镜优选为平凸透镜，其中，平凸透镜的凸起的一面朝向接受源电路板17，平凸透镜的平的一面朝向烟气。凸透镜11可以采用玻璃透镜。

进一步地，所述基座22的第二端连接有法兰1。烟囱上可以设置有法兰1支架，法兰1通过法兰1支架与烟囱连接，本发明通过法兰1可将该粉尘测量仪安装在烟囱的一侧，即单侧安装，简单方便。

进一步地，在本实施例中，采用光散射法的在线粉尘测量仪还包括用于向待测量的烟囱内喷入空气的反吹单元，所述反吹单元包括设置在所述基座22上的反吹接口23以及与所述反吹接口23连接的空气压缩机。反吹单元能够向烟囱内吹入空气，防止烟囱中的烟气进入该粉尘测量仪内，本发明中的反吹单元是通过空气压缩机对本粉尘测量仪接触烟气排放***的一侧部分进行有效隔离，保证本粉尘测量仪玻璃等密封表面一侧无烟尘等附着，反吹单元是本烟尘测量仪长期不间断运行的有益装置，能够提高不间断测量结果的准确性，有效提高测量结果的可靠性。

为了提高粉尘测量仪的密封性和防腐蚀性，所述基座22内设有防尘镜8，所述防尘镜8与所述基座盖板10密封连接。防尘镜8能够阻挡烟气进入外壳19中，防止烟气对外壳19内的光学部件和电学部件等造成损害。

优选地，所述防尘镜8的两侧分别设有防尘镜垫圈，以提高密封性，增强防尘性能。如图2所示，防尘镜8的左右两侧分别设有第一防尘镜垫圈7和第二防尘镜垫圈9。

此外，基座22与外壳19的连接处还设有外壳19防尘垫圈6，以提高密封性能。

在本实施例中，粉尘测量仪还包括透镜盖板16，透镜盖板16设置外壳19内，位于光通道连接架14与接收源电路板之间。

接收源电路板的远离光通道连接架14的一侧还有盖板18；盖板18上设有矩形孔。

外壳19的远离基座22的一端设有端盖21，以密封外壳19，使外壳19内的部件不受外界自然光的影响，提高测量的准确度。

本发明具有极高的密封性，耐腐蚀，能保证测量的精准性及有效性，其耐腐蚀性能使长期恶劣环境下的稳定运行，降低维护次数，减少维护成本，使整个测量***有序进行。

此外，在本实施例中，粉尘测量仪还包括设置于所述基座22内的校正器以及盖设于所述校正器上的校正器盖板4，所述矫正器盖板与所述校正器的连接处设有校正器防尘垫圈5。校正器用于对仪器进行校正，保证仪器测出的结果准确。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，包括：外壳、激光光源、滤光片和接受源电路板，

所述外壳内设有第一光通道，所述滤光片和接受源电路板设置于所述第一光通道内，并且沿所述第一光通道的延伸方向依次设置，所述激光光源用于向待测量烟气中发射既定波长的激光，待测量烟气散射的光包括既定波长的激光以及干扰光，所述滤光片用于滤去所述干扰光，所述接受源电路板用于接受待测量烟气散射的既定波长的激光并对该既定波长的激光进行处理，所述接受源电路板与供电通讯插头电连接。

2.根据权利要求1所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，所述接受源电路板包括依次连接的光源接受模块、显示屏模块和信号输出模块，所述光源接受模块接受待测量烟气散射的激光并进行处理，所述显示屏模块用于显示所述光源接受模块的处理结果并将所述处理结果通过所述信号输出模块向外输出。

3.根据权利要求1所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，所述接受源电路板还包括光源发生模块，所述光源发生模块与所述激光光源连接，用于驱动所述激光光源发出激光。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，还包括设置于所述外壳内的光通道连接架和光源支架，所述光通道连接架内设有第二光通道，所述第二光通道与所述第一光通道连通，所述滤光片设置于所述第二光通道的靠近所述第一光通道的一端，所述光源支架安装于所述光通道连接架上，所述激光光源安装于所述光源支架上。

5.根据权利要求4所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，还包括基座以及与所述基座的第一端密封连接的基座盖板，所述基座内具有第三光通道，所述基座盖板上设有与所述第三光通道连通的通孔，所述基座盖板与所述光通道连接架连接，所述基座与所述外壳的第一端连接。

6.根据权利要求5所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，所述基座盖板与所述光通道连接架之间设有凸透镜。

7.根据权利要求5所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，所述基座的第二端连接有法兰。

8.根据权利要求5所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，还包括用于向待测量的烟囱内喷入空气的反吹单元，所述反吹单元包括设置在所述基座上的反吹接口以及与所述反吹接口连接的空气压缩机。

9.根据权利要求5所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，所述基座内设有防尘镜，所述防尘镜与所述基座盖板密封连接。

10.根据权利要求9所述的采用光散射法的在线粉尘测量仪，其特征在于，所述防尘镜的两侧分别设有防尘镜垫圈。