[发明专利]一种双远心光机结构及用于煤质分析的光路系统

说明书

本发明公开了一种双远心光机结构及用于煤质分析的光路系统，属于测量技术领域，一种双远心光机结构，包括二向色镜和准直透镜组，所述准直透镜组对准所述二向色镜的反射面，其特征在于，所述准直透镜组包括第一准直透镜、第二准直透镜和孔径光阑，所述第一准直透镜设置成对准所述二向色镜的反射面，且第二准直透镜设置在所述第一准直透镜远离所述二向色镜的一侧，所述孔径光阑设置在所述第二准直透镜远离所述第一准直透镜的一侧，所述第二准直透镜、所述第一准直透镜和所述孔径光阑同轴，该双远心光机结构用于煤质分析光路系统中，使得该系统在进行连续的煤质分析时，能够稳定的采集到煤粉的光谱信号，克服了煤质采集信号漂移的问题。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种双远心光机结构及用于煤质分析的光路系统。

背景技术

在燃煤发电的火电厂中，进入燃烧炉的煤质需要进行检测，检测的主要方式为现场采样，再送至实验室进行制样和离线分析，其检测流程长且效率低下，已经难以满足锅炉基于在线快速煤检结果的优化运行需求。近年来，激光诱导击穿光谱(Laser inducedbreakdown spectroscopy,LIBS)已经被广泛应用于颗粒流状态下煤粉的直接测量。LIBS直接测量颗粒流的工作原理是将一束脉冲激光聚焦到自由下落的煤粉颗粒流中心，使一定内的煤粉颗粒被烧蚀，进而激发生成等离子体，再由光谱仪探测等离子体在衰减冷却过程中辐射出来的光谱信号，通过分析具有特定波长和强度的光谱获得煤粉的物质种类及其占比浓度数据。

对于煤粉检测而言，虽然LIBS直接测量颗粒流有着无需制样的优势，但是众多研究发现这种测量方案的光谱信号稳定性较差。由于激光焦点附近颗粒的数量、粒径、空间分布随机变化，激光与颗粒的相互作用十分复杂，生成的等离子体不仅在形态上存在明显差异，同时等离子体中心位置也会在激光焦点前后漂移。

现有公开号为CN112334484A的专利申请，公开了一种燃煤电厂煤质成分在线快速测试的方法及装置。包括：从燃煤电厂煤粉管道抽取煤粉，利用旋风分离器分离捕集煤粉颗粒，混匀后分为两部分；通过基于程序升温称重计量的工业分析，测量其中一部分煤粉的水分、灰分、挥发分和固定碳含量；通过基于激光诱导击穿光谱的元素分析，测量另一部分煤粉中C、H、O、N、S元素浓度；该方法测量动态流动煤粉，采样范围小，无法补偿颗粒流等离子体中心位置漂移造成的信号波动，导致数据有漂移，得到的结果准确性有限。

另外有公开号为CN104931299A的专利申请，公开了一种用于激光诱导检测的均匀连续工业粉末取样装置及方法。解决了激光诱导检测技术应用于工业生产中对固体粉末进行在线检测时无法均匀连续取样的难题。相应装置包括取样管道、射流阀、气体震动器、测量室、防尘系统和粉末浓度变化测量补偿装置，该装置及方法同样存在采样范围小和数据有漂移的问题，具有一定局限性。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种双远心光机结构，解决了采集的光线在一定范围内偏移导致光信号互相干扰的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种双远心光机结构，包括二向色镜和准直透镜组，所述准直透镜组对准所述二向色镜的反射面，所述准直透镜组包括第一准直透镜、第二准直透镜和孔径光阑，所述第一准直透镜设置成对准所述二向色镜的反射面，且第二准直透镜设置在所述第一准直透镜远离所述二向色镜的一侧，所述孔径光阑设置在所述第二准直透镜远离所述第一准直透镜的一侧，所述第二准直透镜、所述第一准直透镜和所述孔径光阑同轴。

优选的，所述第一准直透镜采用石英弯月凹凸透镜，所述第二准直透镜采用石英单凸透镜，能够将远离所述准直透镜组轴线的光线进行偏转准直。

优选的，还包括聚焦镜头，所述聚焦镜头包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，所述第一聚焦透镜设置成对准所述二向色镜的透射面，所述第二聚焦透镜设置所述第一聚焦透镜和所述二向色镜之间，第一聚焦透镜采用石英弯月凹凸透镜，所述第二聚焦透镜采用石英平凸透，用于将平行的光线进行汇聚，并控制焦点的位置。