[發(fā)明專利]一種煙氣監(jiān)測儀的光學(xué)系統(tǒng)及煙氣監(jiān)測儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110321687.5
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102393372A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔厚欣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京雪迪龍科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煙氣監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煙氣監(jiān)測儀的光學(xué)系統(tǒng)及煙氣監(jiān)測儀。

背景技術(shù)

隨著人類生活水平的不斷提高，人類對自身的發(fā)展越來越重視，對改善自身生存環(huán)境的要求也越來越強(qiáng)烈，環(huán)境保護(hù)成為各國政府高度重視的大事。國家環(huán)境保護(hù)總局制定了相應(yīng)的政策法規(guī)，要求排放大氣污染氣體的廠家必須采取脫硫、除塵措施，必須對大氣污染氣體排放實(shí)施總量控制，特別是對SO₂、NO、NO₂、NH₃和煙塵的濃度進(jìn)行在線連續(xù)監(jiān)測。由于煙氣中不同的氣體成分在不同的波長處有各自的吸收，因此，利用光譜儀分光的方式可檢測到氣體成分的吸收光譜，進(jìn)而根據(jù)朗伯比爾定律可確定各氣體成分的濃度。目前在煙氣污染物排放在線監(jiān)測領(lǐng)域，應(yīng)用比較廣泛的是紫外差分吸收光譜法。

煙氣監(jiān)測儀主要包括：采樣探頭、數(shù)據(jù)處理顯示單元、邏輯控制單元和光學(xué)系統(tǒng)。其中，光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括紫外光源11、聚焦透鏡12、入射狹縫13、半反半透鏡14、反射鏡15、準(zhǔn)直鏡16、光學(xué)窗片17、反射鏡18、反射鏡19、光柵110、聚焦鏡111和檢測器112。

紫外光源11發(fā)出的紫外光通過聚焦透鏡12匯聚到入射狹縫13，從入射狹縫13射出的紫外光透過半反半透鏡14照射到反射鏡15上，反射鏡15對入射光進(jìn)行光路轉(zhuǎn)折使其到達(dá)準(zhǔn)直鏡16，準(zhǔn)直鏡16對入射光進(jìn)行準(zhǔn)直后通過光學(xué)窗片17射入到位于煙道內(nèi)的檢測探頭，在檢測探頭的一端設(shè)置光學(xué)窗片17、另一端設(shè)置反射鏡18，光學(xué)窗片17的作用是隔離煙氣環(huán)境、防止光學(xué)系統(tǒng)被粉塵污染。從光學(xué)窗片17射出的光線經(jīng)過煙氣后被反射鏡18反射，從而沿著相同的路線返回，反射光的光強(qiáng)包含了待測氣體的濃度信息，由反射鏡18射出的反射光通過光學(xué)窗片17到達(dá)準(zhǔn)直鏡16，準(zhǔn)直鏡16將入射光反射至反射鏡15，接著光線經(jīng)反射鏡15的作用照射到半反半透鏡14上，但此時(shí)光線會被半反半透鏡14反射而不能透過，從而光線被半反半透鏡14反射到反射鏡19上，從反射鏡19射出的光線傳輸?shù)焦鈻?10上被分光，光柵110分光后的光線由匯聚鏡111聚焦后，按一定的波長順序排列照射到檢測器112上，由檢測器112記錄各波長處的光強(qiáng)(即吸收光譜)，最后根據(jù)該吸收光譜計(jì)算出煙氣中各成分的濃度。

但是，由于透鏡表面會對光線有反射作用，并且透鏡材料本身對光線具有吸收作用，因此上述光學(xué)系統(tǒng)中的聚焦透鏡12對紫外光線進(jìn)行匯聚的過程中會損失光能；另外，采用半反半透鏡后，最終利用的光能最多只有原始光能的1/4，會造成較大的光能損失，而光學(xué)系統(tǒng)的光能損失會降低煙氣監(jiān)測儀的信噪比，進(jìn)而增大檢測誤差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種煙氣監(jiān)測儀的光學(xué)系統(tǒng)，可以降低光能損失，從而提高煙氣監(jiān)測儀的信噪比，減小檢測誤差。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種煙氣監(jiān)測儀，通過對其光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，降低光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的光能損失，從而提高煙氣監(jiān)測儀的信噪比，進(jìn)而減小檢測誤差。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種煙氣監(jiān)測儀的光學(xué)系統(tǒng)，包括紫外光源、第一曲面反射鏡、入射狹縫、第一反射鏡、第二反射鏡、第一準(zhǔn)直鏡、光學(xué)窗片、第三反射鏡、第四反射鏡、第二準(zhǔn)直鏡、光處理裝置和檢測器；

所述第一曲面反射鏡用于對所述紫外光源發(fā)射的光線進(jìn)行反射，并將所述光線匯聚至所述入射狹縫的入口處；所述第二反射鏡用于接收從所述入射狹縫射出的部分光線并將其反射至所述第一準(zhǔn)直鏡，同時(shí)接收所述第一準(zhǔn)直鏡射出的光線并反射至所述第一反射鏡；所述第一反射鏡用于阻擋部分從入射狹縫射出的光線，同時(shí)接收所述第二反射鏡反射的光線并將其反射至所述第四反射鏡；所述第一準(zhǔn)直鏡用于接收所述第二反射鏡反射的光線，對其進(jìn)行準(zhǔn)直后向所述第三反射鏡射出，同時(shí)接收所述第三反射鏡反射的光線并將其反射至所述第二反射鏡；所述第一準(zhǔn)直鏡射出的光線透過所述光學(xué)窗片照射至所述第三反射鏡，所述第三反射鏡接收所述第一準(zhǔn)直鏡射出的光線并將其反射至所述第一準(zhǔn)直鏡；所述第四反射鏡用于接收所述第一反射鏡反射的光線并將其反射至第二準(zhǔn)直鏡；所述第二準(zhǔn)直鏡用于接收所述第四反射鏡反射的光線，對其進(jìn)行準(zhǔn)直后向所述光處理裝置射出；所述光處理裝置用于接收所述第二準(zhǔn)直鏡射出的光線，對接收到的光線進(jìn)行分光并聚焦于所述檢測器；所述檢測器接收經(jīng)過所述光處理裝置分光和聚焦的光線，記錄所述光線在各波長處的光強(qiáng)，之后根據(jù)所述各波長處的光強(qiáng)確定煙氣中各成分的濃度。

優(yōu)選的，在上述煙氣監(jiān)測儀的光學(xué)系統(tǒng)中，所述第三反射鏡為角錐棱鏡。