[實用新型]一種雙光路粉塵濃度測量裝置

有效

• 申請號: 201720063195.3
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN206557059U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 黨文佳;李玉婷
• 申請（專利權）人: 西安航空學院
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)11427
• 代理人: 莫文新

技術領域

本實用新型涉及粉塵濃度測量領域，尤其涉及一種雙光路粉塵濃度測量裝置。

背景技術

粉塵濃度的測量方法主要包括光學分析法與非光學分析法，非光學分析法由于檢測設備響應速度慢、處理復雜，難以對粉塵濃度進行實時監測。例如現有的化學反應式粉塵濃度傳感器，需要對空氣粉塵進行采集處理，具有測量時延差，無法進行實時測量。而電式粉塵濃度測量裝置安全性較差，當礦井粉塵濃度過高時，輕微的電火花會引發礦井爆炸的風險。

基于光學分析的粉塵濃度測量技術具有探測靈敏度高、選擇性強、響應速度快等特點，適合現場實時監測，且成本較低，是以后粉塵濃度測量的理想方法。但是現有的手持粉塵濃度測量裝置必須要求操作人員在現場進行測量，而在類似于煤礦礦井等粉塵濃度偏高的環境中，操作人員在測量時必須做好防塵措施，不然會損傷呼吸道，影響健康。另外，由于測量儀器位于高粉塵區域，長時間使用后儀器表面或儀器內必定粉塵沉積，會影響測量精度。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種雙光路粉塵濃度測量裝置，利用光纖實現了光信號的遠距離傳輸，通過雙光路測量和差分計算的方法將測量誤差消除，不僅實現了遠程測量，還提高了測量精度。

本實用新型提供的一種雙光路粉塵濃度測量裝置，包括光源部分、激光傳輸部分、測量部分、信號轉換部分，光源部分發射激光，并由激光傳輸部分將激光傳輸至測量部分，激光在測量部分完成測量后傳輸回激光傳輸部分，激光傳輸部分將測量后的激光傳輸至信號轉換部分，信號轉換部分將光信號轉化為電信號，其中測量部分包括第一測量區、第二測量區，第一測量區、第二測量區均與激光傳輸部分連接；光源部分產生兩束激光，分別對第一測量區與第二測量區進行測量；激光傳輸部分包括第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第四定向耦合器；第一定向耦合器與第三定向耦合器通過光纖連接，第二定向耦合器與第四定向耦合器通過光纖連接，第三定向耦合器與第一測量區連接，第四定向耦合器與第二測量區連接；激光經第一定向耦合器、第三定向耦合器依次傳輸到第一測量區進行測量；激光經第二定向耦合器、第四定向耦合器依次傳輸到第二測量區進行測量；第三定向耦合器與第四定向耦合器位于測量現場，第一定向耦合器與第二定向耦合器遠離測量現場。

進一步的，第一測量區包括第一發射端、第一衰減區與第一接收端，第二測量區包括第二發射端、第二衰減區與第二接收端，其中第一衰減區位于第一發射端與第一接收端之間，第二衰減區位于第二發射端與第二接收端之間，第一衰減區與第二衰減區內為含有粉塵的待測氣體；激光在第一衰減區內的光程小于激光在第二衰減區內的光程；測量部分位于測量現場，光源部分與信號轉換部分遠離測量部分。

進一步的，光源部分包括激光器與分束器，其中激光器發射激光并將激光輸送至分束器，分束器將激光分為第一光路與第二光路；第一光路輸送至第一定向耦合器，并經第三定向耦合器輸送至第一測量區進行測量；第二光路輸送至第二定向耦合器，并經第四定向耦合器輸送至第二測量區進行測量。

進一步的，第一發射端包括第一準直器，第一接收端包括第一反向準直器，第二發射端包括第二準直器，第二接收端包括第二反向準直器，其中第一準直器和第一反向準直器均與第三定向耦合器連接，第二準直器和第二反向準直器均與第四定向耦合器連接；第一光路經第一準直器擴束后進入第一衰減區，第一光路通過第一衰減區的衰減后照射入第一反向準直器，第一光路由第一反向準直器縮束以后傳輸至第三定向耦合器；第二光路經第二準直器擴束后進入第二衰減區，第二光路通過第二衰減區的衰減后照射入第二反向準直器，第二光路由第二反向準直器縮束以后傳輸至第四定向耦合器。

進一步的，信號轉換部分包括第一光電探測器與第二光電探測器，其中：第一定向耦合器與第一光電探測器連接，第二定向耦合器與第二光電探測器連接；完成測量后的第一光路從第三定向耦合器輸出，通過光纖傳輸至第一定向耦合器，再經第一定向耦合器傳輸至第一光電探測器；完成測量后的第二光路從第四定向耦合器輸出，通過光纖傳輸至第二定向耦合器，再經第二定向耦合器傳輸至第二光電探測器。

進一步的，信號轉換部分還包括第一擴束器與第二擴束器，其中第一擴束器安裝在第一定向耦合器與第一光電探測器之間，第二擴束器安裝在第二定向耦合器與第二光電探測器之間；完成測量后的第一光路從第一定向耦合器傳出后經第一擴束器擴束，再傳輸至第一光電探測器；完成測量后的第二光路從第二定向耦合器傳出后經第二擴束器擴束，再傳輸至第二光電探測器。