[發(fā)明專利]一種散貨煤炭堆場(chǎng)粉塵顆粒物自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710693221.5
• 申請(qǐng)日: 2017-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN107340211B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳沙坪;劉豪;孔偉;季曦;劉劍;沈卓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司;中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所杭州大江東空間信息技術(shù)研究所;華能太倉港務(wù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01N15/06
• 分類號(hào): G01N15/06
• 代理公司: 上海互順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

1.一種散貨煤炭堆場(chǎng)粉塵顆粒物自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括一可通過光學(xué)方法進(jìn)行粉塵濃度測(cè)量的粉塵監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述粉塵監(jiān)測(cè)裝置包括一激光探測(cè)雷達(dá)，所述激光探測(cè)雷達(dá)以脈沖激光器為光源，脈沖寬度納秒級(jí)，通過探測(cè)空氣中不同距離的煤炭顆粒物散射信號(hào)來獲取煤炭顆粒物污染的分布，實(shí)現(xiàn)煤炭堆場(chǎng)上空水平范圍內(nèi)顆粒物污染濃度的實(shí)時(shí)掃測(cè)；

所述激光探測(cè)雷達(dá)還包括一激光發(fā)射模塊、一激光接收模塊，激光發(fā)射模塊包括一用于產(chǎn)生脈沖光束的激光器，激光接收模塊包括一望遠(yuǎn)鏡；

所述激光探測(cè)雷達(dá)還包括一發(fā)射/接收光軸控制模塊，所述發(fā)射/接收光軸控制模塊使激光束與望遠(yuǎn)鏡光軸重合；

激光器采用Nd:YAG激光器，所述激光器發(fā)出的光路上設(shè)有依次擴(kuò)束鏡、電控反光鏡；Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光，經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后，被電控反射鏡反射出去，所述電控反射鏡安裝在望遠(yuǎn)鏡副鏡處；

激光接收模塊還包括一四象限探測(cè)器、一單通道雪崩光電二極管，1064nm回波信號(hào)由95/5分光鏡分成兩部分，其中，

5％的那一束匯聚至四象限探測(cè)器，四象限探測(cè)器的四象限雪崩光電二極管的信號(hào)發(fā)送給發(fā)射/接收光軸控制模塊；

95％的那一束由單通道雪崩光電二極管接收，單通道雪崩光電二極管的信號(hào)則發(fā)送數(shù)據(jù)采集/顯示/存儲(chǔ)模塊；

所述激光探測(cè)雷達(dá)還設(shè)有一用于調(diào)控所述激光探測(cè)雷達(dá)探測(cè)方向的方位掃描機(jī)構(gòu)，方位掃描機(jī)構(gòu)包括一45度反射鏡，所述45度反射鏡固定在一可360°旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定在激光雷達(dá)的出光口處，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，中心通光孔徑160mm，激光器發(fā)出的光穿過所述通光孔，經(jīng)45度反射鏡發(fā)射后射出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散貨煤炭堆場(chǎng)粉塵顆粒物自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述望遠(yuǎn)鏡為直徑150mm的望遠(yuǎn)鏡，所述望遠(yuǎn)鏡鍍金膜，1064nm反射率在95％以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散貨煤炭堆場(chǎng)粉塵顆粒物自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，四象限探測(cè)器的信號(hào)經(jīng)放大電路后由所述發(fā)射/接收光軸控制模塊的信號(hào)采集模塊接收，所述發(fā)射/接收光軸控制模塊根據(jù)四象限探測(cè)器四通道輸出能量是否一致，判斷激光束與望遠(yuǎn)鏡光軸是否重合，所述發(fā)射/接收光軸控制模塊控制連接所述電控反射鏡；

當(dāng)四象限探測(cè)器的中心精確調(diào)節(jié)到光闌的成像中心處，激光束與望遠(yuǎn)鏡光軸重合，遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)在四象限探測(cè)器上的能量分布均勻，四象限探測(cè)器四通道輸出能量一致；

一旦發(fā)射/接收光軸不重合，發(fā)射/接收光軸控制模塊則利用質(zhì)心算法計(jì)算光軸的偏離量，反饋給電控反射鏡，調(diào)整電控反射的角度，實(shí)現(xiàn)激光束指向的閉環(huán)控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種散貨煤炭堆場(chǎng)粉塵顆粒物自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，發(fā)射/接收光軸控制模塊的信號(hào)采集模塊的采樣率高達(dá)15MHz，距離分辨率為10m。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種散貨煤炭堆場(chǎng)粉塵顆粒物自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，方位掃描機(jī)構(gòu)還包括一角度傳感器，所述角度傳感器安裝在所述45度反射鏡的頂部。