[发明专利]气体浊度和含尘浓度的在线监测方法及其监测仪

权利要求书

1.一种气体浊度和含尘浓度的在线监测方法，其特征在于发射端和接收端分别置于被测气体的两侧，在发射端将来自激光器的单一光束调制成所需频率的交变光，该交变光通过第一析光镜被分成两束光，这两束光在切光盘的作用下交替地入射到第二析光镜，被分成四束光即两束反射光和两束透射光，其中两束反射光经会聚透镜会聚，交替地入射到发射端的同一光电转换器上，作为基准光分别记作I0和I0′，两束透射光中的一束穿过被测气体作为测量光，另一束经光纤耦合器传输作为参考光，测量光和参考光经接收端的会聚透镜交替地入射到接收端的同一光电转换器上分别记作Ir和Ir′，使透射到光电转换器上的光强按相同周期出现由小到大和由大到小的变化，经模拟信号处理后形成一定宽度的矩形波，由数据处理系统根据朗伯——比尔定律计算出被测气体的透过率T＝(Ir/I0)·(I0′/Ir′)·K＝e^-α·c·L，进而计算出被测气体的浊度为Q＝1-T，被测气体的含尘浓度为C＝Ln(1/T)/α.L(式中：α——被测气体的衰减系数，L——测量光在被测气体中通过的光程，K——传输光纤的耦合系数)。

2.一种气体浊度和含尘浓度的在线监测仪，它包括光路和光电转换系统、空气净化系统、模拟信号处理系统、数据处理系统，其特征在于它的光路和光电转换系统包括激光器(1)，光路的发射端(2)、光路的接收端(7)，光电转换器(4、8)，光纤耦合器(5、6)，传输光纤(25)，空气净化系统包括空气净化室(10、11)，空气滤清器(12、13)，模拟信号处理系统包括前置放大器(3、9)，电源(14)，接线合(15)，模拟信号处理单元(16)，数据处理系统包括A/D转换器(17)，数据处理单元(18)，数码显示器(19)，微型打印机(20)，模拟量指示器(21)，模拟量输出(22)，声、光报警装置(23)组成，其净化室(10、11)对称放置在被测气体的两侧分别与空气滤清器(12、13)联接，激光器(1)发出的光束进入光路系统的发射端(2)，光路系统的发射端(2)发出的光信号一部分经净化室(10)、被测气体、净化室(11)射向光路系统的接收端( 7)，一部分经光纤耦合器(5)、光纤(25)、光纤耦合器(6)传输射同光路系统的接收端(7)，其光信号交替地进入光电转换器(8)，光电转换器(8)输出的交流电信号进入前置放大器(9)，一部分直接经光电转换器(4)输出，其电信号进入前置放大器(3)，前置放大器(3、9)输出的信号分别经接线盒(15)与模拟信号处理单元(16)联接，模拟信号的输出端经A/D转换器(17)进入数据处理单元进行数据处理并显示和打印测量结果。

3，根据权利要求2所述的监测仪，其特征在于光路发射端(2)包括平面全反镜(27、30、33、34)、第一析光镜(29)，第二析光镜(36)、会聚透镜(35)、调制盘(28)、切光盘(32)、保护窗片37)，光路接收端包括保护窗片(38)、会聚透镜(39)、由激光器(1)发射出的光经全反镜(2 7)反射，反射光经调制盘(28)、第一析光镜(29)分成透射光和反射光，其中透射光经反射镜(30)和切光盘(32)射向第二析光镜(36)，一部分为透射光记作Ir，一部分为反射光记作Io，透射光经发射端保护窗片(37)穿透被测气体进入接收端，经接收端保护窗片(38)和会聚光镜(39)入射到光电转换器(8)上，反射光经会聚透镜(35)入射到光电转换器(4)上，来自第一析光镜(29)的反射光经切光盘(32)、全反镜(34、33)射向第二析光镜(36)，一部分为透射光记作Ir′，一部分为反射光记作Io′，透射光经保护窗片(37)进入光纤耦合器(5)经光缆(25)传输到接收端再经接收的光纤耦合器(6)、保护窗片(38)和会聚光镜(39)入射到光电转换器(8)上，反射光经会聚光镜(35)入射到光电转换器(4)上，光电转换器(4)与前置放大器(3)联接，光电转换器(8)与前置放大器(9)联接，在切光盘上开有一个小孔，与光电耦合器装配定位。

4.根据权利要求2所述的监测仪，其特征在于它的模拟信号处理单元由交流放大器AC1、相敏检波器PSD1、低通滤波器LPF1、直流放大器DC1组成锁相放大通道、交流放大器AC2、相敏放大器PSD2、低通滤波器LPF2、直流放大器DC2组成同步解调通道，移相器一端接在交流放大器AC2与相敏放大器PSD2之间，另一端与相敏放大器PSD1联接。

5.根据权利要求2所述的监测仪、其特征在于光纤耦合器的头部加装防尘套筒(40)。

6.根据权利要求2所述的监测仪，其特征在于采用半导体激光器作为系统光源。