[實(shí)用新型]一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720062226.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN206583763U
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/06
• 分類號(hào): G01N15/06
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11427
• 代理人: 莫文新

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及粉塵濃度測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

粉塵濃度的測(cè)量方法主要包括光學(xué)分析法與非光學(xué)分析法，非光學(xué)分析法由于檢測(cè)設(shè)備響應(yīng)速度慢、處理復(fù)雜，難以對(duì)粉塵濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。而基于光學(xué)分析的粉塵濃度測(cè)量技術(shù)具有探測(cè)靈敏度高、選擇性強(qiáng)、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且成本較低，是以后粉塵濃度測(cè)量的理想方法。

現(xiàn)有的手持粉塵濃度測(cè)量裝置必須要求操作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，而在類似于煤礦礦井等粉塵濃度高的環(huán)境中，操作人員在測(cè)量時(shí)必須做好防塵措施，不然會(huì)損傷呼吸道，影響健康。現(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)式粉塵濃度傳感器，需要對(duì)空氣粉塵進(jìn)行采集處理，具有測(cè)量時(shí)延差，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量；電式粉塵濃度測(cè)量裝置安全性較差，當(dāng)?shù)V井粉塵濃度過高時(shí)，輕微的電火花會(huì)引發(fā)礦井爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)于光纖式粉塵濃度傳感器，利用光纖進(jìn)行光信號(hào)遠(yuǎn)距離傳播，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量，但是測(cè)量?jī)x器位于高粉塵區(qū)域，長(zhǎng)期使用后儀器表面或儀器內(nèi)會(huì)有粉塵沉積，增加激光在傳輸器件表面的損耗，使得激光的傳輸效果受到影響，進(jìn)而影響測(cè)量精度。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，通過光纖將光信號(hào)傳輸至測(cè)量區(qū)域，測(cè)量部分中包含的反射區(qū)將測(cè)量后的激光按照原路返回，再經(jīng)光纖傳回，實(shí)現(xiàn)同一根光纖傳輸兩個(gè)不同方向的激光，節(jié)約了激光遠(yuǎn)程傳輸?shù)某杀尽?!-- SIPO -->

一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量部分、光源部分、定向耦合器部分、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分，光源部分、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分分別與定向耦合器部分連接，測(cè)量部分與定向耦合器部分通過光纖連接，測(cè)量部分位于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量部分遠(yuǎn)離光源部分、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分、定向耦合器部分；測(cè)量部分包括激光調(diào)整端、衰減區(qū)、反射端，其中激光調(diào)整端與反射端之間為衰減區(qū)，衰減區(qū)內(nèi)為含有粉塵的待測(cè)氣體；光源部分產(chǎn)生激光并將激光傳送至定向耦合器部分，定向耦合器部分通過光纖將激光傳送至測(cè)量部分，激光進(jìn)入測(cè)量部分首先通過激光調(diào)整端的調(diào)整然后射入衰減區(qū)進(jìn)行測(cè)量衰減，再垂直射入反射端，反射端將激光反射并依次穿過衰減區(qū)、激光調(diào)整端后由光纖傳輸回定向耦合器部分，定向耦合器部分將反射后的激光傳輸至信號(hào)轉(zhuǎn)換部分。

進(jìn)一步的,定向耦合器部分包括第一定向耦合器與第二定向耦合器，光纖包括第一光纖與第二光纖，信號(hào)轉(zhuǎn)換部分包括第一探測(cè)器與第二探測(cè)器，其中第一定向耦合器、第二定向耦合器分別與光源部分連接，第一定向耦合器與第一光纖的首端連接，第二定向耦合器與第二光纖的首端連接，第一光纖與第二光纖的末端均與激光調(diào)整端連接；第一探測(cè)器與第一定向耦合器連接，第二探測(cè)器與第二定向耦合器連接，第一探測(cè)器與第二探測(cè)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

進(jìn)一步的，光源部分包括依次連接的激光器、耦合器、分束器，其中激光器發(fā)射激光并經(jīng)過耦合器耦合后傳入分束器，分束器將激光分為第一光路與第二光路，第一光路進(jìn)入第一定向耦合器后經(jīng)第一光纖傳輸至激光調(diào)整端，第二光路進(jìn)入第二定向耦合器后經(jīng)第二光纖傳輸至激光調(diào)整端。

進(jìn)一步的,激光調(diào)整端包括第一激光調(diào)整端、第二激光調(diào)整端，衰減區(qū)分為第一衰減區(qū)、第二衰減區(qū)，反射端包括第一反射端、第二反射端，其中第一衰減區(qū)位于第一激光調(diào)整端與第一反射端之間，第二衰減區(qū)位于第二激光調(diào)整端與第二反射端之間；第一激光調(diào)整端與第一光纖末端連接，第二激光調(diào)整端與第二光纖末端連接；第一光路由第一激光調(diào)整端調(diào)整后傳輸至第一衰減區(qū)進(jìn)行衰減，測(cè)量衰減后的第一光路垂直射入第一反射端，第二光路由第二激光調(diào)整端調(diào)整后傳輸至第二衰減區(qū)進(jìn)行衰減，測(cè)量衰減后的第二光路垂直射入第二反射端；第一光路在第一衰減區(qū)的光程大于第二光路在第二衰減區(qū)的光程。

進(jìn)一步的,測(cè)量部分還包括連接桿，其中激光調(diào)整端與反射端通過連接桿固定連接。

進(jìn)一步的,第一激光調(diào)整端包括第一準(zhǔn)直器與第一平透鏡，第二激光調(diào)整端包括第二準(zhǔn)直器與第二平透鏡，其中第一光路經(jīng)過第一準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后由第一平透鏡射出并射入第一衰減區(qū)；第二光路經(jīng)過第二準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后由第二平透鏡輸出并射入第二衰減區(qū)。

進(jìn)一步的,第一反射端包括第三平透鏡與第一反射鏡，第二反射端包括第四平透鏡與第二反射鏡，其中第一反射鏡安裝在第三平透鏡之后，第二反射鏡安裝在第四平透鏡之后；第一光路經(jīng)過第一衰減區(qū)衰減后從第三平透鏡射入第一反射鏡，第二光路經(jīng)過第二衰減區(qū)衰減后從第四平透鏡射入第二反射鏡。