[其他]双光束对测粉尘浓度法及其装置

说明书

本发明涉及一种光学仪器，用于对各种物料粉尘的浓度进行自动和连续监测。其特征：Ａ，所选发射光源为两个激光器；Ｂ，所用检测方法是将该两激光分别通过同步动作的两组由光学取样器、光电检测器，前置放大器构成的光电转换系统，先后完成对其光源强度在透过粉尘前的自检和透过粉尘后的对测；Ｃ，而数据处理采用微计算机进行。因而本发明测浓精度高，综合误差低，测试结果不受外界多因素变化的影响，对元器件参数的稳定性要求不高，维护工作量少。

本发明涉及一种光学仪器，是关于对各种物料粉尘浓度进行自动和连续监测的方法及其装置。

发明这种监测方法及其装置，旨在针对目前了解到的国内外关于物料粉尘浓度的测量方法及装置，无论在精度上，还是采用的原理上，均有这样那样的不足甚至缺点，直接影响到气、固两相流粉尘浓度的测量准确性，并且所用方法不十分可靠，因而研制出了双光束对测法的测试技术，并以此制作了激光智能粉尘浓度计。

总括目前世界上众多的监测装置所采用的测量方法，基本上分作两类：沉降法和非沉降法。沉降法的优点是可直接测量粉尘的质量浓度，但缺点一般不能做到连续和自动，精度也不高，且就目前多采用的等速取样法、冲击法、碰撞法、静电捕臬法等。其采样、测量、计算均得严格按规定程序进行，计算工作量大，时间长，操作繁杂，要求工况还须长时间稳定，因而它的使用具有很大的局限性;至非沉降法，是一种不直接接触粉尘的测量法，虽然可以做到连续和自动测量，但目前的已有技术中，因其中包含的影响测试结果的未知因素太多，故而使精度也并不很高，自然，准确性也难以保证。

本发明虽也是一种采用光学原理的非沉降法的测浓装置，但因采用了如下的三个技术结构特征，因而提高了测量精度，简化了测量手续，保证了测量的可靠性。

首先本发明采用单色、能量集中、方向性好的激光源，激光的引入提高了仪器的分辨率和测浓灵敏度。并因所选波长避开了近红外区，因而克服了粉尘中水份对示值的影响，也克服了因光源波长变化对示值精度的影响。

其次，本发明采用了双光束对测法的结构特点。这种结构与已有的单光束测量法和单光分解式测量法相比，提高了测量精度，扩大了测浓范围，并克服了光电检测器件性能变化、放大器参数变化、电源电压波动、发光器件衰老以及光学元件污染等的影响。

再次，本发明采用了微计算机进行数据处理，避开了通常的模拟仪表办法，实现了对信号的迅速、准确、连续的运算处理和直接显示打印各步骤运算结果。

因而，本发明方法是一个比较先进的技术构思，本发明装置是一个比较理想的测浓装置，实现了精、准、快的浓度测量，实现了自动和连续的技术要求。

根据本发明提供的测浓装置，它包括两个结构基本一致的发光检测系统和一个单板信号处理系统，其结构原理框图如图一所示，图中，1、1′为激光发射器，2、2′为扩束器，3、3′是光学取样器，4、4′是净化装置，5、5′是光电检测器，11为同步电机电源，6、6′为前置放大器，以上分别构成甲、乙两个发光检测系统。而微计算机7、打印机8、指示计录表9和电源10组成了单板机信号处理系统。

所述激光发射器1、1′，取氦、氖激光器，其功率大小随测浓范围可以是任意的，其激光束走向可以直线布置、也可以用三棱镜来转折。本装置采用了后一种形式。

所述扩束器2、2′，是一倒置的平行光管;由一凸凹镜组和一双凹透镜构成，是为了扩大激光束用以克服粉尘粒径分散度较宽对测浓精度的影响，扩大被测粉尘浓度的普遍性和代表性。本发明是将φ1mm的激光束扩大到了φ5mm。

所述光学取样器3、3′，是两个特殊结构的光学转盘，该两转盘的形状由图3给出，似一带把的盘盖。在盘的斜侧壁上，按90°间隔各开三个孔，直径方向上的两个孔a（a′）和c，（c′），可使光束径直通过，而过圆心与此径垂直的另一个孔b（b′），可使光束进入光学转盘内壁由对侧抛光镜面M（M′）反射。两光学取样器分置甲乙两个发光检测系统内，由同步装置带动并配合动作，即可在一个测量周期内，相继完成两个自检、两个对测的取样任务。