[實用新型]可調諧激光二極管雙光程工業煙道在線監測裝置

有效

• 申請號: 200820239343.3
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN201402247Y
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 阮俊;劉文清;張玉鈞;崔益本;闞瑞鋒;束小文;耿輝;何俊峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域

本實用新型涉及一種對氣體濃度進行測量監測的裝置，尤其是一種利用可調諧激光二極管吸收光譜技術對工業煙道在線監測的裝置。

背景技術

許多相關的工業生產中都需要對煙道中排放的HCL、H₂S、CO等有毒有害氣體濃度進行實時監測，并將監測結果用于改善生產的工藝、降低污染、窯爐節能和環境監測等方面。傳統氣體檢測采用氣相色譜法、濕化學等抽取式檢測方法，但抽取式測量及預處理過程會有幾十秒到幾分鐘的量級的時間延遲，這樣就不能進行實時的分析和連續監測。此外工業排放過程中的氣體往往溫度很高，進行取樣十分困難并且抽取系統的維護費用較大。可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)是近年來發展起來的一種新型的氣體檢測方法，它利用半導體激光的可調諧特性來進行光譜檢測的一種吸收光譜技術，通過與波長調制及諧波探測技術相結合，利用半導體激光的窄線寬、可調諧特性，通過掃描氣體的一條振傳吸收線實現氣體濃度的快速檢測，相比較傳統氣體監測方法而言，不需要對氣體進行抽樣，從而避免了對氣流或其他氣體的干擾，是一種高靈敏度、高分辨率、高選擇性、快速響應的氣體檢測技術。這種測量技術應用在煙道氣體濃度測量時，常采用將半導體激光發射光源固定于煙筒管道一側，光電探測接收模塊固定于管道另一側的單光程對射式光學測量法。利用這種測量法，在對氣體濃度進行測量時，其靈敏度會有達到一定測量極限，并且在一些含有易燃易爆氣體(如甲烷)的危險工業環境下，如使用這種激光光源和光電探測模塊與煙筒固定為一體的監測法，在操作時電流會增加引燃引爆這些氣體的可能性。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種可調諧激光二極管雙光程工業煙道在線監測裝置，以解決目前技術對煙道排放的有毒有害氣體進行監測時出現的易燃易爆危險性問題，以及監測靈敏度較低的問題。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為：

一種可調諧激光二極管雙光程工業煙道在線監測裝置，其特征在于：包括有煙氣通道，所述的煙氣通道的左、右兩側壁上有開孔，開孔上安裝有透視窗片，兩側壁的開孔外分別安裝有筒體；有激光光源及其計算機控制裝置，激光光源的出射端耦合有出射光纖，所述出射光纖引入到所述的左側的筒體內，所述的出射光纖的端頭前方的光路中，安裝有光吸收池，光吸收池前方安裝有45°平面反射鏡，所述的平面反射鏡中央開有透射孔，平面反射鏡的反射面朝向右側的筒體方向，所述的左側的筒體內安裝有接收光纖，所述的接收光纖的端頭位于平面反射鏡下方；所述的右側的筒體內安裝有角反射鏡，接收并反射激光光源的出射光；所述的接收光纖接入光電二極管，光電二極管的輸出信號經過前置放大器后輸入到計算機控制裝置。

所述的煙氣通道兩側的開孔外安裝有法蘭，所述的左、右側筒體上也有法蘭，所述的左、右側筒體上的法蘭分別與煙氣通壁兩側壁上的法蘭固定連接。

所述的出射光纖端頭接入到左側筒體內的光纖耦合器的尾部。

所述的光吸收池上有進氣口和出氣口，進氣口和出氣口上分別有閥門。

雙光程工業在線監測裝置是根據郎伯-比爾吸收定律中所敘述的：光通過吸收氣體之后光強變化與濃度和光程成線性關系這一原理，在對煙道氣體進行在線監測時，通過在待測煙氣通道一側放置一個角反射鏡，將另一側發射過來的激光反射回去，用以提高吸收光程，從而提高對氣體濃度監測的靈敏度，這種方法與對射式方法相比提高了一倍的吸收光程，因此對于氣體濃度的監測靈敏度也相應的提高了一倍。在工業易燃易爆環境下，此方法應用于煙道排放氣體濃度監測時，采用了光學系統與遠端監測控制模塊相分離的方案，通過光纖耦合器和長距離光纖，將激光光源、光電探測接受模塊，以及后續的處理單元置于無易燃易爆氣體的安全區域，避免了在監測過程中發生安全事故的可能性。

本發明與在線監測法和常用的對射式單光程系統相比，提高了對煙道有毒有害氣體濃度實時測量的靈敏度。通過光纖耦合器和光纖傳輸，將光學系統與信號處理及控制模塊相分離，避免在易燃易爆環境下監測時發生危險的可能性。

附圖說明

附圖為本實用新型結構示意圖。

具體實施方式