[发明专利]一种高精度的光纤气溶胶浓度测量探头、系统、监测方法

权利要求书

1.一种高精度的光纤气溶胶浓度测量探头，其特征在于，其包括：

测量管，其包括依次同轴连接的第一套筒、连接杆和第二套筒；所述连接杆的两端分别与第一套筒和第二套筒的筒壁固定连接；以使得第一套筒和第二套筒之间形成与外界连通的气溶胶样本空间；所述第一套筒和第二套筒中相靠近的一端内部设有与所述气溶胶样本空间相连通的圆柱状测量通道；所述第一套筒内还设有从端部向连接杆一侧延伸的内螺纹；所述第一套筒和第二套筒上设有至少3个卡槽，分别包括位于第一套筒中的第一卡槽，以及位于第二套筒中的第二卡槽和第三卡槽；3个卡槽沿测量通道的延伸方向依次分布且均位于各自套筒的测量通道部分；

光纤连接管，其内含有用于容置光纤束的圆形通道；所述光纤连接管的其中一端设有外螺纹，进而与所述第一套筒的螺纹段可拆卸连接；

光学镜片组，其包括依次插接在第一卡槽、第二卡槽中的第三卡槽处的第一透镜，第二透镜和凹面反射镜；以及

收发光纤束，其包括光源纤芯，内层光纤束、外层光纤束，填充介质和护套层；所述外层光纤束中的光纤数量等于内层光纤束中的整数倍；所述内层光纤束等间隔包围在光源纤芯的外层，所述外层光纤束等间隔包围在内层光纤束的外层，所述护套层包裹在外层光纤束的外层；所述填充介质填充在护套层内部各光纤间的空隙中；

其中，当所述测量探头组装完成后，第一透镜和第二透镜对气溶胶样本空间两端的测量通道进行密封，且凹面反射镜的焦点位于所述光纤束中光源纤芯的光线出口。

2.如权利要求1所述的高精度的光纤气溶胶浓度测量探头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜和凹面反射镜均包括承托框架和镜片；所述承托框架与对应的卡槽的结构相匹配，以使得二者连接后，套筒中对应卡槽处保持密封和遮光。

3.如权利要求2所述的高精度的光纤气溶胶浓度测量探头，其特征在于：所述第一套筒中测量通道部分设置的卡槽的数量大于1个，第一套筒中测量通道部分设置的卡槽的数量大于2个；

且

所述测量探头中还包括若干密封框架，所述密封框架与承托框架结构近似，密封框架用于对未安装光学镜片处的卡槽进行密封。

4.如权利要求2所述的高精度的光纤气溶胶浓度测量探头，其特征在于：所述第一透镜和第二透镜采用相同规格的平面透镜或凸透镜；当第一透镜和第二透镜采用凸透镜时，第一透镜在安装状态下的焦点位置位于所述光纤束中光源纤芯的光信号出口；所述凸透镜用于对光源光纤发射到气溶胶样本空间内的入射光线进行出射半角矫正，以使得入射光在气溶胶样本空间内保持准直。

5.如权利要求2所述的高精度的光纤气溶胶浓度测量探头，其特征在于：所述测量管采用一体成型件；测量管和承托框架采用吸光材料制备而成，且在二者靠近测量通道一侧的内壁上设置吸光膜。

6.如权利要求2所述的高精度的光纤气溶胶浓度测量探头，其特征在于：所述光学镜片组中的各个镜片均采用圆形镜片，各镜片的口径均不小于所述测量通道的内径，且所述第一透镜和第二透镜的口径不大于所述凹面反射镜的口径；

和/或

至少在所述第一透镜和第二透镜中对应气溶胶样本空间一侧的镜片表面设有防尘镀膜层。

7.如权利要求1所述的高精度的光纤气溶胶浓度测量探头，其特征在于：在所述收发光纤束中，外层光纤束中的光纤数量是内层光纤束的2-4倍；外层光纤束的纤芯中心与光源光纤的纤芯中心的中心距等于内层光纤束的纤芯中心与光源光纤的纤芯中心的中心距的2倍；各线芯的直径为600～1000μm。