[發(fā)明專利]一種用于燃燒檢測(cè)系統(tǒng)的校直對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)及校直對(duì)準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210040045.2
• 申請(qǐng)日: 2012-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN102589699A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬法君;盧榮軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京科遠(yuǎn)自動(dòng)化集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01J3/42
• 分類號(hào): G01J3/42;G01J3/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種用于TDLAS燃燒檢測(cè)系統(tǒng)的校直對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)及校直對(duì)準(zhǔn)方法，具體涉及一種用于多波段監(jiān)測(cè)多種氣體的燃燒檢測(cè)系統(tǒng)的校直對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

????在中國，絕大多數(shù)電力來自于火力發(fā)電。但是現(xiàn)在火力發(fā)電污染很大，效率也比較低下。而溫度和CO₂濃度等都是爐膛中燃燒的重要參數(shù)。一些常規(guī)的測(cè)試方法，比如接觸法以及一些非接觸法（超聲波），由于測(cè)量需要將探頭至于燃燒場(chǎng)內(nèi)，不僅器件極容易損壞而且可能直接干擾燃燒本身，引起測(cè)量的不準(zhǔn)確，同時(shí)，由于上述傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的時(shí)間和空間分辨率差，影響測(cè)量精度。一般情況下，發(fā)電廠和其他工業(yè)燃燒設(shè)備中燃燒過程的效率與氣體濃度，可以通過對(duì)提取的爐膛氣體試樣進(jìn)行測(cè)量而間接測(cè)定的。基于激光光譜原理的光學(xué)類傳感器業(yè)已用于解決與提取測(cè)量技術(shù)相關(guān)的濃度成分測(cè)量問題，并且基于激光原理的測(cè)量技術(shù)也具有提供適用于動(dòng)態(tài)過程控制的高速反饋優(yōu)點(diǎn)。一種被普遍看好可以用來測(cè)量燃燒氣體成分、溫度場(chǎng)與其他燃燒參數(shù)的技術(shù)是可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法（TDLAS）。TDLAS檢測(cè)燃燒系統(tǒng)必然需要激光的出射和接收設(shè)備，而在爐膛嚴(yán)酷和多變的環(huán)境中必須保持出射和入射光學(xué)機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格的校直，波動(dòng)風(fēng)力載荷溫度變化與其它的結(jié)構(gòu)移位都可能導(dǎo)致失準(zhǔn)，這些都需要高精度，自動(dòng)校直的發(fā)射和接收端對(duì)準(zhǔn)裝置。

????專利CN102272522A提出一種用于檢測(cè)在發(fā)電站的燃燒室中燃料燃燒的方法和設(shè)備，據(jù)此測(cè)量在所屬燃燒室中物質(zhì)的實(shí)際濃度分布，考慮所述燃燒的化學(xué)計(jì)量比分析實(shí)際濃度分布以及根據(jù)所進(jìn)行的分析推斷出所述燃料的成分。該專利通過分析測(cè)得的二維濃度分布，形成至少一個(gè)維度上的平均值，避免了單點(diǎn)測(cè)量的不準(zhǔn)確，但測(cè)量過程仍需在燃燒室內(nèi)完成，且分析過程具有延時(shí)性，容易影響測(cè)量的準(zhǔn)確度和精度。

????專利CN101408459A提出監(jiān)視與控制燃燒過程的方法和設(shè)備，該設(shè)備的發(fā)射側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)（投射側(cè)光學(xué)系統(tǒng)）通過二極管激光器發(fā)射激光，依次耦合到復(fù)用器和投射光學(xué)件，投射光學(xué)件定向成通過處理室（燃燒室）投射復(fù)用的激光輸出；接收側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)（捕集側(cè)光學(xué)系統(tǒng)）的捕集光學(xué)件接收投射激光，并將激光耦合到分用器，再由分用器光耦合至探測(cè)器。并且提出投射側(cè)校直機(jī)構(gòu)校直投射光束的方向以便使得所述捕集側(cè)光學(xué)件接收且與所述探測(cè)器耦合的準(zhǔn)直光束強(qiáng)度最大化，其方案兩側(cè)對(duì)準(zhǔn)方案采用透鏡折射準(zhǔn)直擴(kuò)束的方式，因?yàn)橥哥R色差的問題而不能適應(yīng)多光波段監(jiān)測(cè)多種氣體參數(shù)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種適合多波段探測(cè)用的校直對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)及校直對(duì)準(zhǔn)方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于燃燒檢測(cè)系統(tǒng)的校直對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，該燃燒檢測(cè)系統(tǒng)包括發(fā)射側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)、與發(fā)射側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)光通信以接收其投射通過燃燒室的激光的接收側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)；上述校直對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)包括發(fā)射側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置、與發(fā)射側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置光通信以接收其投射通過所述燃燒室的激光的接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置；發(fā)射側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置和接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置分別與發(fā)射側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)和接收側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)光耦合；發(fā)射側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置和接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置為離軸拋面反射鏡。

對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：該校直對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)還包括使接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置沿第一軸線和與第一軸線正交的第二軸線傾斜的接收側(cè)校直裝置，第一軸線和第二軸線垂直于上述投射激光。接收側(cè)校直裝置包括固定筒、絲桿、傾斜臺(tái)和馬達(dá)；絲桿安裝于固定筒內(nèi)部的一端，并通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；傾斜臺(tái)位于固定筒內(nèi)，并裝配在絲桿上方；接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置安裝在傾斜臺(tái)上。

本發(fā)明發(fā)射側(cè)和接收側(cè)采用離軸拋面反射鏡，并且鏡面上鍍有銀膜。發(fā)射側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)中的光纖采用單模光纖；接收側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)中的光纖采用較粗芯徑的多模光纖。

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述校直對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行的校直對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

（1）發(fā)射側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)提供校直光束；

（2）將校直光束通過發(fā)射側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置投射通過燃燒室，并由接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置接收；

（3）接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置將接收的光束耦合到接收側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)，通過接收側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)定接收光束強(qiáng)度；

（4）校直上述接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置以使上述從接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置耦合到接收側(cè)檢測(cè)系統(tǒng)的光束強(qiáng)度最大化。

其中，步驟（4）的校直過程為使所述接收側(cè)對(duì)準(zhǔn)裝置沿第一軸線和與第一軸線正交的第二軸線傾斜。