本發(fā)明涉及顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，屬于粉塵濃度測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

粉塵濃度測(cè)量光學(xué)裝置主要采用的是直線式布局，整個(gè)測(cè)量裝置的光學(xué)裝置沿著測(cè)量光束的方向依次展開。光源裝置和信號(hào)接收傳感裝置分別位于測(cè)量區(qū)域的兩側(cè)。在測(cè)量時(shí)，遠(yuǎn)端的信號(hào)接收傳感裝置接收與粉塵濃度成正比的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，再由有線或無線方式將電信號(hào)傳輸給用戶端的顯示裝置，輸出測(cè)量結(jié)果。

光學(xué)法粉塵濃度測(cè)量一般基于不同原理分為兩種，即：光散射法和消光法。消光法是利用粉塵對(duì)光源的吸收衰減作用，經(jīng)過測(cè)量區(qū)域的信號(hào)光強(qiáng)與入射光強(qiáng)的比值得到粉塵濃度信息。其光電信號(hào)檢測(cè)裝置與入射光在一條直線上。這種方法測(cè)量誤差較大，靈敏度較低。更適用于高粉塵濃度場(chǎng)合，對(duì)于粉塵濃度不高的場(chǎng)合，會(huì)由于入射光強(qiáng)度衰減不明顯而造成很大偏差。

光散射法則是利用前向散射原理，在入射光遇到測(cè)量區(qū)域的粉塵顆粒時(shí)會(huì)發(fā)生散射，散射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度和方位角存在函數(shù)關(guān)系。這種方法適應(yīng)性好，靈敏度高，應(yīng)用更加廣泛。但是，傳統(tǒng)的采用光散射原理的粉塵濃度測(cè)量方法也存在問題:一是光學(xué)裝置多采用直線式布局，光源和傳感裝置位于測(cè)量區(qū)域兩側(cè)，造成測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性較差；二是由于該方法采用的是光學(xué)原理,探測(cè)器部分易受粉塵污染，造成靈敏度降低等問題,需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)和標(biāo)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊 湊，無移動(dòng)部件，安裝便捷，使用成本低，環(huán)境適應(yīng)性好，尤其適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)粉塵質(zhì)量濃度的高精度測(cè)量。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，包括光源、發(fā)射透鏡、接收透鏡、光學(xué)信號(hào)傳輸裝置、光電檢測(cè)裝置和光學(xué)元件粉塵防護(hù)裝置組成，所述光源、發(fā)射透鏡、接收透鏡、光學(xué)信號(hào)傳輸裝置和光電檢測(cè)裝置依次排布，所述光學(xué)元件粉塵防護(hù)裝置與發(fā)射透鏡和接收透鏡連接，所述光源上設(shè)置有穩(wěn)壓電源和TTL調(diào)制電路，光學(xué)信號(hào)傳輸裝置兩端分別與接收透鏡和光電檢測(cè)裝置耦合，所述光電檢測(cè)裝置包括光電轉(zhuǎn)換器、前置放大器和鎖相放大器，所述光學(xué)元件粉塵防護(hù)裝置上設(shè)置空氣導(dǎo)管，所述空氣導(dǎo)管上設(shè)置有過濾濾芯。

所述光源為單色激光光源，采用TTL調(diào)制電路調(diào)制，輸出脈沖光。

所述發(fā)射透鏡上設(shè)置有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

所述光學(xué)信號(hào)傳輸裝置采用多模光纖傳輸，并通過多模光纖與接收透鏡集成，形成柔性的信號(hào)光傳輸系統(tǒng)，所述光電信號(hào)檢測(cè)裝置與光源同側(cè)分布。

所述光電轉(zhuǎn)換器為雪崩光電二極管。

所述光電信號(hào)檢測(cè)裝置采用相敏檢波技術(shù)。

本發(fā)明的測(cè)量原理是：在測(cè)量時(shí)，光源發(fā)出單色激光，經(jīng)發(fā)射透鏡準(zhǔn)直后形成發(fā)散角小，能量高度集中，光斑直徑小的激光束，入射到粉塵測(cè)量區(qū)域，與測(cè)量區(qū)域內(nèi)的粉塵碰撞，發(fā)生前向散射，在偏離入射光方向一定角度處使用接收透鏡收集該方向的散射光，并經(jīng)光學(xué)信號(hào)傳輸裝置傳輸至光電檢測(cè)裝置接收。經(jīng)光學(xué)信號(hào)傳輸裝置傳輸?shù)募礊樾盘?hào)光，其強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度和粉塵質(zhì)量濃度成正比。而光電檢測(cè)裝置接收的光信號(hào)強(qiáng)度又與其產(chǎn)生的電流信號(hào)強(qiáng)度成函數(shù)關(guān)系。由此，就可以建立起粉塵質(zhì)量濃度與裝置電信號(hào)的函數(shù)關(guān)系。

本發(fā)明的有益效果是：

1.光源采用高穩(wěn)定度、單色激光光源，保證信號(hào)光強(qiáng)度及穩(wěn)定性，光源采用TTL調(diào)制方式，輸出脈沖光，避免測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)雜散光對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾，光電檢測(cè)裝置設(shè)置有鎖相放大器，采用相敏檢波技術(shù)，只接收對(duì)應(yīng)于入射光頻率的電信號(hào)，提升裝置抗干擾性能和信噪比。

2.光學(xué)信號(hào)傳輸裝置采用多模光纖耦合的方式使整個(gè)測(cè)量裝置可以折疊布局，使光電檢測(cè)裝置與光源位于同側(cè)，顯著提升工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性。

3.光學(xué)元件粉塵防護(hù)裝置，通過潔凈干燥空氣反向吹掃的方式，保護(hù)光學(xué)元件在測(cè)量過程中不被污染，顯著提升了本光學(xué)裝置的環(huán)境適應(yīng)性和使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明框式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、光源，2、發(fā)射透鏡，3、接收透鏡，4、光學(xué)信號(hào)傳輸裝置，5、光電檢測(cè)裝置，6、光學(xué)元件粉塵防護(hù)裝置，7、穩(wěn)壓電源，8、TTL調(diào)制電路，9、光電轉(zhuǎn)換器，10、前置放大器，11、鎖相放大器，12、空氣導(dǎo)管，13、過濾濾芯，14、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，顆粒物濃度測(cè)量?jī)x，包括光源1、發(fā)射透鏡2、接收透鏡3、光學(xué)信號(hào)傳輸裝置4、光電檢測(cè)裝置5和光學(xué)元件粉塵防護(hù)裝置6組成， 所述光源1、發(fā)射透鏡2、接收透鏡3、光學(xué)信號(hào)傳輸裝置4和光電檢測(cè)裝置5依次排布，所述光學(xué)元件粉塵防護(hù)裝置6與發(fā)射透鏡2和接收透鏡3連接，所述光源1上設(shè)置有穩(wěn)壓電源7和TTL調(diào)制電路8，光學(xué)信號(hào)傳輸裝置4兩端分別與接收透鏡3和光電檢測(cè)裝置5耦合，所述光電檢測(cè)裝置5包括光電轉(zhuǎn)換器9、前置放大器10和鎖相放大器11，所述光學(xué)元件粉塵防護(hù)裝置6上設(shè)置空氣導(dǎo)管12，所述空氣導(dǎo)管12上設(shè)置有過濾濾芯13。

所述光源1為單色激光光源，采用TTL調(diào)制電路8調(diào)制，輸出脈沖光。

所述發(fā)射透鏡2上設(shè)置有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)15。

所述光學(xué)信號(hào)傳輸裝置4采用多模光纖傳輸，并通過多模光纖與接收透鏡3集成，形成柔性的信號(hào)光傳輸系統(tǒng)，所述光電信號(hào)檢測(cè)裝置5與光源1同側(cè)分布。

所述光電轉(zhuǎn)換器10為雪崩光電二極管。

所述光電信號(hào)檢測(cè)裝置5采用相敏檢波技術(shù)。

光源(1)包含了作為測(cè)量用激光光源除了圖示部件外還應(yīng)具備的穩(wěn)壓電源、TTL調(diào)制電路，本裝置包含發(fā)射透鏡(2)，可以采用高透過率的可見光光學(xué)材料制作，并配備能夠調(diào)節(jié)出射激光光斑大小的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，激光束在測(cè)量區(qū)域與粉塵顆粒相遇發(fā)生前向散射，經(jīng)接收透鏡(3)接收，接收透鏡(3)可以根據(jù)入射激光波長(zhǎng)鍍制窄帶增透膜，在保證盡可能多的接收信號(hào)光的同時(shí)，濾除雜散光干擾。光學(xué)信號(hào)傳輸裝置(4)采用多模光纖傳輸?shù)男问?，其兩端分別與接收透鏡(3)和光電檢測(cè)裝置(5)耦合。由于多模光纖的柔性特征，可以將光電檢測(cè)裝置(5)與光源(1)及粉塵測(cè)量系統(tǒng)的其他單元布置在一起，實(shí)現(xiàn)折疊式布局。光電檢測(cè)裝置(5)包括用于光電轉(zhuǎn)換的雪崩光電二極管，前置放大、鎖相放大等單元，保證測(cè)量系統(tǒng)的高抗干擾性能和高信噪比，光學(xué)元件粉塵防 護(hù)裝置(6)可以設(shè)置空氣導(dǎo)管，在光學(xué)系統(tǒng)工作時(shí)直接將干燥、潔凈的壓縮空氣送入測(cè)量區(qū)域，在光學(xué)元件周圍形成局部正壓，避免光學(xué)元件被粉塵污染。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。