[發明專利]一種高溫管式爐的激光傳感方法及激光傳感裝置

在審

• 申請號: 201711456013.X
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107941751A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 祖利輝;趙文慶;陳昊;賴小明
• 申請（專利權）人: 南京科遠自動化集團股份有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)32238
• 代理人: 陳揚,裴詠萍

1.一種高溫管式爐的激光傳感方法，其特征在于：所述激光傳感方法通過在高溫管式爐的兩端分別設置發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡，在高溫管式爐的變溫區沿軸線方向貫穿設置光學介質，激光信號依次通過發射端角錐棱鏡、變溫區的光學介質、恒溫區、變溫區的光學介質、接收端角錐棱鏡，然后由接收端角錐棱鏡反射后逆著上述路徑將激光信號反射回發射端角錐棱鏡，由此在發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡之間進行多次反射后由發射端角錐棱鏡將激光信號發射給接收端的激光接收裝置。

2.根據權利要求1所述的激光傳感方法，其特征在于：所述高溫管式爐的激光傳感方法包括以下步驟：

（1）發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡的對準調節：將發射信號設置為可見光，縱向調節接收端角錐棱鏡，使得發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡的光軸差滿足可見光信號在發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡之間進行三次反射，同時可見光光斑位置與發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡的中心點同線；

（2）反射調節：此時發射信號使用可見光或設置為激光信號，縱向調節接收端角錐棱鏡的位置，逐漸縮小發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡之間的光軸差，根據可見光信號或者激光信號的有無變化，調整至可見光信號在發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡之間進行五次或七次反射。

3.根據權利要求2所述的激光傳感方法，其特征在于：所述高溫管式爐的爐管兩端通過法蘭密閉，法蘭上設有激光信號通過的光學窗口和待測量氣體通過的導氣管，兩端導氣管分別與高溫管式爐的爐管內部相連通。

4.根據權利要求3所述的激光傳感方法，其特征在于：所述光學窗口采用具有0.5°楔角的光學玻璃；所述變溫區設置的光學介質呈雙面楔角柱狀體，楔角為0.5-3°；所述光學窗口安裝時傾斜1-3°；相鄰的光學窗口和光學介質之間、兩個光學介質之間的相鄰楔角相對設置。

5.一種高溫管式爐的激光傳感裝置，其特征在于：包括接收端法蘭、發射端法蘭、發射端角錐棱鏡、接收端角錐棱鏡、激光發射裝置和激光接收裝置；所述發射端法蘭和接收端法蘭分別固定在所述高溫管式爐的爐管兩端，形成密閉的容器；所述高溫管式爐爐管的變溫區分別沿軸線方向貫穿設有光學介質；所述發射端法蘭和接收端法蘭上分別密封裝配光學窗口和導氣管，導氣管與爐管內部相連通；所述發射端角錐棱鏡固定設于發射端法蘭的光學窗口外側；所述接收端角錐棱鏡可移動地設于接收端法蘭的光學窗口外側；所述激光發射裝置、激光接收裝置分別設于發射端法蘭、接收端法蘭的光學窗口外側。

6.根據權利要求5所述的激光傳感裝置，其特征在于：所述發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡的中軸線與激光發射裝置發出的激光光軸位于同一平面內；所述發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡的大小相同；當進行檢測時，所述發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡中軸線之間具有相對位差L，該相對位差L使得激光發射裝置發出的激光信號在發射端角錐棱鏡和接收端角錐棱鏡之間的反射次數N為3次、5次或7次；所述反射次數N與相對位差L之間的關系式為：

N=2[int(D/2L)+1]+1

式中： D為接收端角錐棱鏡或發射端角錐棱鏡的直徑。

7.根據權利要求6所述的激光傳感裝置，其特征在于：所述光學窗口采用具有0.5°楔角的光學玻璃，與對應的發射端法蘭或接收端法蘭呈1-3°傾斜設置；所述光學介質采用雙面楔角柱狀體，楔角為0.5-3°；所述光學窗口采用石英或藍寶石材料；所述光學介質采用藍寶石棒或石英棒；所述相鄰的光學窗口和光學介質之間、兩個光學介質之間的相鄰楔角相對設置。

8.根據權利要求7所述的激光傳感裝置，其特征在于：所述光學介質和光學窗口同軸設置，且光學介質與光學窗口的截面大小相適配；所述光學窗口的尺寸大于所述發射端角錐棱鏡的直徑與激光光斑尺寸之和。

9.根據權利要求8所述的激光傳感裝置，其特征在于：所述激光傳感裝置還包括可移動機械裝置；所述接收端角錐棱鏡通過所述可移動機械裝置設于所述接收端法蘭的光學窗口外側；所述光學介質通過若干氧化鋁陶瓷卡鍵固定設于爐管內。