CN109883914A - 一种烟尘光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟尘光学检测装置，包括：气室腔体、激光发生装置、透镜聚焦装置、测量光纤和加热器；气室腔体的一侧依次接有透镜聚焦装置和激光发生装置，气室腔体的另一侧接入样气，测量光纤设置于气室腔体中；激光发生装置包括激光底座和激光器，激光底座用于隔绝气室腔体的热量传导至激光器；激光发生装置发出的激光经透镜聚焦装置聚焦于测量光纤的测量区域，使得测量区域内样气中的烟尘颗粒的反射信号能被测量光纤接收。本发明提供的烟尘光学检测装置整体设计小巧、布局合理、信噪比高且方便维护，能够适用于超低排放、高湿度的在线烟尘分析，能够有效分析通过该装置的样气，实现实时监测环境数据。

Description

一种烟尘光学检测装置

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，更具体地说，涉及一种烟尘光学检测装置。

背景技术

随着社会的进步和科技的发展，工业化的扩张，大气环境的污染越来越严重，对于大气污染的实时监测越显重要，尤其是其中的颗粒物污染。其中，颗粒物的主要来源是各种工业排放的烟尘。烟尘是工业生产过程中排放出来的固体颗粒。烟尘对人体的危害同颗粒物的大小有关：

(1)大于5微米的颗粒物能被鼻毛和呼吸道粘液挡住。

(2)小于0.5微米的颗粒物一般会粘附在上呼吸道表面，并随痰液排出。

(3)直径在0.5-5微米的颗粒物对人体的危害最大。它不仅会在肺部沉积下来，还可以直接进入血液到达人体各部位。

由于粉尘粒子表面附着着各种有害物质，它一旦进入人体，就会引发各种呼吸***疾病。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种烟尘光学检测装置，能够有效地对烟尘进行分析，实时监测环境空气情况。

本发明提供的一种烟尘光学检测装置，包括：

气室腔体、激光发生装置、透镜聚焦装置、测量光纤和加热器；

所述气室腔体的一侧依次接有所述透镜聚焦装置和所述激光发生装置，所述气室腔体的另一侧接入样气，所述测量光纤设置于所述气室腔体中，所述加热器用于对所述气室腔体进行加热；

所述激光发生装置包括激光底座和激光器，所述激光底座安装于所述气室腔体的一侧，所述激光器安装于所述激光底座上，所述激光底座用于隔绝所述气室腔体的热量传导至所述激光器；

所述激光发生装置发出的激光经所述透镜聚焦装置聚焦于所述测量光纤的测量区域，以使得所述测量区域内样气中的烟尘颗粒经过激光的反射后，其反射信号能被所述测量光纤接收。

可选地，所述激光器、所述透镜聚焦装置和所述气室腔体中的样气通道位于同一直线上。

可选地，所述气室腔体的一侧设置有第一安装孔，所述第一安装孔的外侧还设置有第二安装孔；

所述透镜聚焦装置经所述第一安装孔可拆卸地安装于所述气室腔体的一侧；

所述激光底座的一侧经所述第二安装孔可拆卸地安装于所述气室腔体的一侧，且所述激光底座的一侧开口，所述激光底座内开有与所述开口连通的激光通道，所述激光底座的另一侧安装有所述激光器，所述激光器发出的激光经过所述激光通道进入所述透镜聚焦装置。

可选地，所述透镜聚焦装置包括镜片安装底座、第一平凸透镜和第一压环，所述第一平凸透镜经所述第一压环压紧安装于所述镜片安装底座上，所述镜片安装底座安装于所述第一安装孔上。

可选地，所述第一平凸透镜靠近所述气室腔体的一侧还设置有锥体结构的镜片保护环，用于保护所述第一平凸透镜不被样气污染。

可选地，所述激光通道内靠近所述激光器的一侧还设置有第二平凸透镜，所述第二平凸透镜经第二压环可拆卸地安装于所述激光通道内，所述第二平凸透镜的放置方向与所述第一平凸透镜的放置方向相反，用于将所述激光器发出的激光转为平行光。

可选地，所述气室腔体的另一侧设置有第三安装孔，用于接入样气支路；

所述气室腔体的另一侧还连接有固定板，用于固定接入所述气室腔体的样气支路。

可选地，所述镜片安装底座外部的两侧还设置有辅助手柄，用于将所述镜片安装底座从所述气室腔体中拆卸下来。

可选地，所述激光底座的顶部还设置有通道遮光罩，用于遮挡外界的光线。

可选地，所述气室腔体外设置有保温盒，所述保温盒包括保温上盖、保温下盖和保温挡板，所述保温上盖设置于所述气室腔体和所述透镜聚焦装置的顶部，所述保温下盖设置于所述气室腔体的底部，所述保温挡板设置于所述透镜聚焦装置的底部。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的烟尘光学检测装置整体设计小巧、布局合理、信噪比高且方便维护，能够适用于超低排放、高湿度的在线烟尘分析，能够有效分析通过该装置的样气，实现实时监测环境数据。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的一种烟尘光学检测装置的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种烟尘光学检测装置的侧视图；

图3是本发明实施例提供的一种烟尘光学检测装置的俯视图；

图4是本发明实施例提供的一种烟尘光学检测装置的正视图；

图5是本发明实施例提供的一种烟尘光学检测装置的剖视图；

图6是本发明实施例提供的一种烟尘光学检测装置的内部结构放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1至图5所示，本发明实施例提供的一种烟尘光学检测装置，包括：气室腔体1、激光发生装置2、透镜聚焦装置3、测量光纤4和加热器5；

所述气室腔体1的一侧依次接有所述透镜聚焦装置3和所述激光发生装置2，所述气室腔体1的另一侧则通过样气支路接入样气，样气从气室腔体1的另一侧进入到气室腔体1的样气通道11内，并且从气室腔体1侧面的样气出口13排出。激光发生装置2发出的激光经过透镜聚焦装置3聚焦之后同样射入到样气通道11内，并且射在样气通道11内的样气上。

在气室腔体1上还设置有加热器5，用于对所述气室腔体1进行加热，以保证气室腔体1在设定的温度范围内，能够有效去除样气中的水分，保证样气不冷凝，有利于样气的检测；其中，气室腔体1可以采用铝合金材质，氧化发黑处理能有效的减少光的反射及保证气室腔体1的温度恒定。

所述测量光纤4设置于所述气室腔体1中并且位于样气支路和透镜聚焦装置3之间，所述激光发生装置2发出的激光经所述透镜聚焦装置3聚焦于所述测量光纤4的测量区域，以使得所述测量区域内样气中的烟尘颗粒经过激光的反射后，其反射信号能被所述测量光纤4接收，从而实现对烟尘颗粒的分析。

其中，所述激光发生装置2具体包括激光底座21和激光器22，所述激光底座21安装于所述气室腔体1外，所述激光器22安装于所述激光底座21上，所述激光底座21可以采用隔热材料制成(例如非金属材料等)，能够有效地隔绝所述气室腔体1的热量传导至所述激光器22，保证激光器22在安全的温度范围内工作，确保激光器22的可靠性。另外，该激光底座21上还可以设置有隔热板211，隔热板211设置于激光底座21和气室腔体1之间，能够进一步地有效隔绝气室腔体1的热量。在激光底座21上还嵌入有参比测量光纤6，主要用于对激光器22发出的激光进行参比测量，以调整激光器22发出的激光。

值得注意的是，所述激光器22、所述透镜聚焦装置3和所述气室腔体1中的样气通道11均位于同一直线上，保证光路与气路处于同一直线上，能够有效地降低光的反射，且基准统一，有效地降低检测噪声。可以参阅图5，其中，所述激光器22、所述透镜聚焦装置3和所述气室腔体1中的样气通道11同轴设计，样气从左侧的样气通道11中进来，而右侧的激光器22发出的激光则往左侧发射，激光和样气在气室腔体1中部位置处的测量区域相遇，使得样气中烟尘颗粒的反射信号被测量光纤接收4；而激光在穿过测量区域后继续往左侧的样气通道11处射去，由于样气通道1中充斥满了带有烟尘颗粒的样气，因此，穿过测量区域并射向样气通道11的剩余激光则逐渐被样气所吸收，而不会反射回测量区域，从而避免了反射光对测量区域内反射信号的干扰。相较于光路与气路交叉的检测装置，本发明实施例提供的烟尘光学检测利用持续通入的样气吸收剩余的激光，节省了用于吸收激光的光陷阱，也最大程度地保证了剩余激光能够完全被吸收，避免了光陷阱吸收剩余激光的不可靠性，极大地保证了测量结果的准确性。

具体地，在本发明实施例提供的一种示例性方案中，所述气室腔体1的一侧设置有第一安装孔，所述透镜聚焦装置3经所述第一安装孔可拆卸地安装于所述气室腔体1的一侧；在所述第一安装孔的外侧还设置有第二安装孔，所述激光底座21的一侧则经所述第二安装孔可拆卸地安装于所述气室腔体1的一侧；并且，所述激光底座21的一侧开口，所述激光底座21内开有与所述开口连通的激光通道23，所述激光底座21的另一侧安装有所述激光器22，所述激光器22经激光器压板26被固定在激光底座21外侧，所述激光器22发出的激光经过所述激光通道23进入所述透镜聚焦装置3。可以理解的是，激光底座21的开口要大于所述透镜聚焦装置3，在将透镜聚焦装置3安装到气室腔体1上之后，将激光底座21的开口对准所述透镜聚焦装置3，并将激光底座21安装在气室腔体1的第二安装孔上，这样一来，透镜聚焦装置3的一端实际上则位于激光底座21的激光通道23内，而透镜聚焦装置3的另一端则与样气通道11相接，激光器22发出的激光经过透镜聚焦装置3之后直接照射到样气通道11的样气上。

如图6所示，其中，所述透镜聚焦装置3包括镜片安装底座31、第一平凸透镜32和第一压环33，所述第一平凸透镜32经所述第一压环33压紧安装于所述镜片安装底座31上，所述镜片安装底座31安装于所述第一安装孔上。由于透镜聚焦装置3与样气通道11相接，为避免第一平凸透镜32被样气通道11内的样气所污染而影响激光的聚焦效果，在所述第一平凸透镜32靠近所述气室腔体1的一侧还设置有锥体结构的镜片保护环34，用于保护所述第一平凸透镜32不被样气污染。

此外，所述激光通道23内靠近所述激光器22的一侧还设置有第二平凸透镜24，所述第二平凸透镜24经第二压环25可拆卸地安装于所述激光通道23内，所述第二平凸透镜24的放置方向与所述第一平凸透镜32的放置方向相反，用于将所述激光器22发出的激光转为平行光。通过第二平凸透镜24和第一平凸透镜32的组合，能够先把点光源变成平行光在变成聚焦光，可以保证最大限度地将光源集中起来，提高检测的效果。在所述激光底座21的顶部还设置有通道遮光罩8，用于遮挡外界的光线，避免外界的光线射入到激光通道23内，而对检测造成影响。

在所述气室腔体1的另一侧设置有第三安装孔12，用于接入样气支路；所述气室腔体1的另一侧还连接有固定板7，固定板7上开有与第三安装孔12配合的孔，在该孔的周围设置有多个用于固定接入所述气室腔体1的样气支路的固定孔，样气支路在接入到第三安装孔12之后，样气支路管道外侧的固定环则可以通过与固定孔配合固定在固定板7上，保证样气支路的安装可靠性。

在一种可选的示例性方案中，为了便于工作人员能够快速地将镜片安装底座31从气室腔体1内拆卸下来，所述镜片安装底座31外部的两侧还设置有辅助手柄311，工作人员在将激光底座21拆卸下来的情况下，通过两手握住辅助手柄311，将镜片安装底座31从气室腔体1内拔出。辅助手柄311的设计，能够方便工作人员将透镜聚焦装置3进行拆卸维护清洗，保证透镜聚焦装置3的聚焦效果。

另外，为了保证气室腔体1内的温度能够恒定在预设的温度值，所述气室腔体1外设置有保温盒，所述保温盒包括保温上盖91、保温下盖92和保温挡板93，所述保温上盖91设置于所述气室腔体1和所述透镜聚焦装置3的顶部，所述保温下盖92设置于所述气室腔体1的底部，所述保温挡板93设置于所述透镜聚焦装置3的底部。

本发明实施例提供的烟尘光学检测装置整体设计小巧、布局合理、温度补偿稳定、信噪比高、拆卸方便且易于维护，适用于超低排放、高湿度的在线烟尘分析，能够适用于超低排放、高湿度的在线烟尘分析，能够有效分析通过该装置的样气，实现实时监测环境数据。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种烟尘光学检测装置，其特征在于，包括：

气室腔体、激光发生装置、透镜聚焦装置、测量光纤和加热器；

所述气室腔体的一侧依次接有所述透镜聚焦装置和所述激光发生装置，所述气室腔体的另一侧接入样气，所述测量光纤设置于所述气室腔体中，所述加热器用于对所述气室腔体进行加热；

所述激光发生装置包括激光底座和激光器，所述激光底座安装于所述气室腔体的一侧，所述激光器安装于所述激光底座上，所述激光底座用于隔绝所述气室腔体的热量传导至所述激光器；

所述激光发生装置发出的激光经所述透镜聚焦装置聚焦于所述测量光纤的测量区域，以使得所述测量区域内样气中的烟尘颗粒经过激光的反射后，其反射信号能被所述测量光纤接收。

2.根据权利要求1所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述激光器、所述透镜聚焦装置和所述气室腔体中的样气通道位于同一直线上。

3.根据权利要求1所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述气室腔体的一侧设置有第一安装孔，所述第一安装孔的外侧还设置有第二安装孔；

所述透镜聚焦装置经所述第一安装孔可拆卸地安装于所述气室腔体的一侧；

所述激光底座的一侧经所述第二安装孔可拆卸地安装于所述气室腔体的一侧，且所述激光底座的一侧开口，所述激光底座内开有与所述开口连通的激光通道，所述激光底座的另一侧安装有所述激光器，所述激光器发出的激光经过所述激光通道进入所述透镜聚焦装置。

4.根据权利要求3所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述透镜聚焦装置包括镜片安装底座、第一平凸透镜和第一压环，所述第一平凸透镜经所述第一压环压紧安装于所述镜片安装底座上，所述镜片安装底座安装于所述第一安装孔上。

5.根据权利要求4所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述第一平凸透镜靠近所述气室腔体的一侧还设置有锥体结构的镜片保护环，用于保护所述第一平凸透镜不被样气污染。

6.根据权利要求4或5所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述激光通道内靠近所述激光器的一侧还设置有第二平凸透镜，所述第二平凸透镜经第二压环可拆卸地安装于所述激光通道内，所述第二平凸透镜的放置方向与所述第一平凸透镜的放置方向相反，用于将所述激光器发出的激光转为平行光。

7.根据权利要求6所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述气室腔体的另一侧设置有第三安装孔，用于接入样气支路；

所述气室腔体的另一侧还连接有固定板，用于固定接入所述气室腔体的样气支路。

8.根据权利要求4所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述镜片安装底座外部的两侧还设置有辅助手柄，用于将所述镜片安装底座从所述气室腔体中拆卸下来。

9.根据权利要求1所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述激光底座的顶部还设置有通道遮光罩，用于遮挡外界的光线。

10.根据权利要求1所述的烟尘光学检测装置，其特征在于，所述气室腔体外设置有保温盒，所述保温盒包括保温上盖、保温下盖和保温挡板，所述保温上盖设置于所述气室腔体和所述透镜聚焦装置的顶部，所述保温下盖设置于所述气室腔体的底部，所述保温挡板设置于所述透镜聚焦装置的底部。