[其他]雙光束對(duì)測(cè)粉塵濃度法及其裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85109253
• 申請(qǐng)日: 1985-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85109253B
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王澤章;孔慶林;岳建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古電力試驗(yàn)研究所
• 主分類號(hào): G01N15/02
• 分類號(hào): G01N15/02;G01N21/59
• 代理公司: 內(nèi)蒙古自治區(qū)專利服務(wù)中心
• 代理人: 李樹(shù)基

本發(fā)明涉及一種光學(xué)儀器，是關(guān)于對(duì)各種物料粉塵濃度進(jìn)行自動(dòng)和連續(xù)監(jiān)測(cè)的方法及其裝置。

發(fā)明這種監(jiān)測(cè)方法及其裝置，旨在針對(duì)目前了解到的國(guó)內(nèi)外關(guān)于物料粉塵濃度的測(cè)量方法及裝置，無(wú)論在精度上，還是采用的原理上，均有這樣那樣的不足甚至缺點(diǎn)，直接影響到氣、固兩相流粉塵濃度的測(cè)量準(zhǔn)確性，并且所用方法不十分可靠，因而研制出了雙光束對(duì)測(cè)法的測(cè)試技術(shù)，并以此制作了激光智能粉塵濃度計(jì)。

總括目前世界上眾多的監(jiān)測(cè)裝置所采用的測(cè)量方法，基本上分作兩類：沉降法和非沉降法。沉降法的優(yōu)點(diǎn)是可直接測(cè)量粉塵的質(zhì)量濃度，但缺點(diǎn)一般不能做到連續(xù)和自動(dòng)，精度也不高，且就目前多采用的等速取樣法、沖擊法、碰撞法、靜電捕臬法等。其采樣、測(cè)量、計(jì)算均得嚴(yán)格按規(guī)定程序進(jìn)行，計(jì)算工作量大，時(shí)間長(zhǎng)，操作繁雜，要求工況還須長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，因而它的使用具有很大的局限性;至非沉降法，是一種不直接接觸粉塵的測(cè)量法，雖然可以做到連續(xù)和自動(dòng)測(cè)量，但目前的已有技術(shù)中，因其中包含的影響測(cè)試結(jié)果的未知因素太多，故而使精度也并不很高，自然，準(zhǔn)確性也難以保證。

本發(fā)明雖也是一種采用光學(xué)原理的非沉降法的測(cè)濃裝置，但因采用了如下的三個(gè)技術(shù)結(jié)構(gòu)特征，因而提高了測(cè)量精度，簡(jiǎn)化了測(cè)量手續(xù)，保證了測(cè)量的可靠性。

首先本發(fā)明采用單色、能量集中、方向性好的激光源，激光的引入提高了儀器的分辨率和測(cè)濃靈敏度。并因所選波長(zhǎng)避開(kāi)了近紅外區(qū)，因而克服了粉塵中水份對(duì)示值的影響，也克服了因光源波長(zhǎng)變化對(duì)示值精度的影響。

其次，本發(fā)明采用了雙光束對(duì)測(cè)法的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)與已有的單光束測(cè)量法和單光分解式測(cè)量法相比，提高了測(cè)量精度，擴(kuò)大了測(cè)濃范圍，并克服了光電檢測(cè)器件性能變化、放大器參數(shù)變化、電源電壓波動(dòng)、發(fā)光器件衰老以及光學(xué)元件污染等的影響。

再次，本發(fā)明采用了微計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，避開(kāi)了通常的模擬儀表辦法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的迅速、準(zhǔn)確、連續(xù)的運(yùn)算處理和直接顯示打印各步驟運(yùn)算結(jié)果。

因而，本發(fā)明方法是一個(gè)比較先進(jìn)的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明裝置是一個(gè)比較理想的測(cè)濃裝置，實(shí)現(xiàn)了精、準(zhǔn)、快的濃度測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)和連續(xù)的技術(shù)要求。

根據(jù)本發(fā)明提供的測(cè)濃裝置，它包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)基本一致的發(fā)光檢測(cè)系統(tǒng)和一個(gè)單板信號(hào)處理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)原理框圖如圖一所示，圖中，1、1′為激光發(fā)射器，2、2′為擴(kuò)束器，3、3′是光學(xué)取樣器，4、4′是凈化裝置，5、5′是光電檢測(cè)器，11為同步電機(jī)電源，6、6′為前置放大器，以上分別構(gòu)成甲、乙兩個(gè)發(fā)光檢測(cè)系統(tǒng)。而微計(jì)算機(jī)7、打印機(jī)8、指示計(jì)錄表9和電源10組成了單板機(jī)信號(hào)處理系統(tǒng)。

所述激光發(fā)射器1、1′，取氦、氖激光器，其功率大小隨測(cè)濃范圍可以是任意的，其激光束走向可以直線布置、也可以用三棱鏡來(lái)轉(zhuǎn)折。本裝置采用了后一種形式。

所述擴(kuò)束器2、2′，是一倒置的平行光管;由一凸凹鏡組和一雙凹透鏡構(gòu)成，是為了擴(kuò)大激光束用以克服粉塵粒徑分散度較寬對(duì)測(cè)濃精度的影響，擴(kuò)大被測(cè)粉塵濃度的普遍性和代表性。本發(fā)明是將φ1mm的激光束擴(kuò)大到了φ5mm。

所述光學(xué)取樣器3、3′，是兩個(gè)特殊結(jié)構(gòu)的光學(xué)轉(zhuǎn)盤，該兩轉(zhuǎn)盤的形狀由圖3給出，似一帶把的盤蓋。在盤的斜側(cè)壁上，按90°間隔各開(kāi)三個(gè)孔，直徑方向上的兩個(gè)孔a（a′）和c，（c′），可使光束徑直通過(guò)，而過(guò)圓心與此徑垂直的另一個(gè)孔b（b′），可使光束進(jìn)入光學(xué)轉(zhuǎn)盤內(nèi)壁由對(duì)側(cè)拋光鏡面M（M′）反射。兩光學(xué)取樣器分置甲乙兩個(gè)發(fā)光檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)，由同步裝置帶動(dòng)并配合動(dòng)作，即可在一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，相繼完成兩個(gè)自檢、兩個(gè)對(duì)測(cè)的取樣任務(wù)。

所述光電檢測(cè)器5（包括18、19、20）和5′（包括18′、19′、20′）的結(jié)構(gòu)由圖4給出。它主要包括有，可改變測(cè)濃范圍的變換撥盤18（18′），上開(kāi)四個(gè)對(duì)稱孔洞的反射光束接受帽19（19′）和將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的光敏元件20（20′）。本發(fā)明所選光敏元件為日本產(chǎn)A5型硒光電池，也可用普通國(guó)產(chǎn)硅光電池。

所述前置放大器6、6′，選用運(yùn)算放大器，為與單板機(jī)接口，本發(fā)明采用電壓輸出形式，接受光電源輸出的電壓信號(hào)，其放大倍率隨被測(cè)粉塵濃度可調(diào)。為確保單板機(jī)及接口芯片的使用安全，在前置板上還設(shè)置有限幅、保護(hù)回路。

以上激光器、擴(kuò)束器、三棱鏡組成了發(fā)光傳遞系統(tǒng)，而光學(xué)取樣器，光電檢測(cè)器（包含接受帽、變換撥盤和光敏元件）、前置放大器和保護(hù)回路組成了光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。