專利名稱：后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭，具體講，涉及一種對工業(yè)鍋爐、電廠鍋爐、工業(yè)窯爐的煙道氣中塵顆粒物濃度進行在線連續(xù)測量的后向散射光探頭。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在國內(nèi)外對工業(yè)污染源排放的煙道氣中對煙塵顆粒物濃度進行現(xiàn)場在線連續(xù)自動監(jiān)測，大多采用光學不透明度法，其原理是將一束光射入煙道，由于顆粒物的吸收和散射，光的強度衰減，光束穿過煙塵后其光的強度減弱，當燃燒介質(zhì)穩(wěn)定，煙道長度固定，其光強度的減弱和煙道內(nèi)顆粒物濃度有關(guān)，因而可通過煙道前后光強度的變化確定煙塵顆粒物濃度。
用光學不透明法測定煙塵顆粒物濃度方便，但有一定的限制，當煙塵顆粒物的濃度低時，測量的靈敏度不高，而且對濃度檢測限與光路長度有關(guān)，對特高濃度的煙塵，光路又長時，光線也無法穿透，同樣受到限制。隨著高效除塵裝置的推廣使用，檢測低濃度煙塵的需求逐步增加，為檢測除塵器的除塵效率，除塵器前后安裝濃度檢測裝置的用戶也在逐步增加，這樣除塵前是高濃度，除塵后是低濃度，在一些場合使用光學不透明度法測定就受到限制。因此人們研制了采用后向散射光原理檢測煙塵顆粒物濃度的裝置。這類檢測裝置的優(yōu)點是檢測結(jié)果與光路的長度無關(guān)，安裝方便，靈敏度高。原理是將一束光射入煙道，光束與煙塵顆粒物相互作用產(chǎn)生散射，散射光的強弱與總散射截面成正比，當煙塵顆粒物濃度升高時，煙塵顆粒物的總散射截面增大，散射光增強，通過測量散射光的強弱即可得到煙塵顆粒物的濃度，實驗測試，分辨率可達到0.02mg/m3。但現(xiàn)有的后向散射光顆粒物濃度檢測裝置，在現(xiàn)場檢測中，光能未充分利用檢測標定，缺乏校準手段，使用時檢測準確度達不到0.02mg/m3。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的宗旨是為克服現(xiàn)有后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭的上述不足，提供一種充分利用光能、光線均勻、便于校準的后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭。
本后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭，它包括探頭架、光發(fā)射管、光接收管，光發(fā)射管與光接收管安裝在探頭架上，光發(fā)射管的軸線與光接收管的軸線相互交叉，光發(fā)射管具有燈殼、發(fā)光物鏡筒、燈座、燈、物鏡，發(fā)光物鏡筒的一端與物鏡安裝在探頭架，燈殼安裝在發(fā)光物鏡筒的另一端，燈座安裝在燈殼，燈安裝在燈座；光接收管具有接收物鏡筒、物鏡、光敏電池座、光敏電池，接收物鏡筒的一端與物鏡安裝在探頭架，接收物鏡筒的另一端安裝著光敏電池座，光敏電池安裝在光敏電池座并位于物鏡的焦點，其特征是在光發(fā)射管內(nèi)安裝著橢球面反射鏡，燈的發(fā)光點位于橢球面反射鏡的焦點，橢球面反射鏡的另一個焦點與物鏡的前焦點重合；在探頭架安裝著兩個圓弧擋光板，兩個擋光板分別安裝在兩個電動機的轉(zhuǎn)軸上，在擋光板上安裝著碰釘，碰釘位于探頭架的兩個限位釘之間；一個擋光板位于光發(fā)射管的物鏡外，另一個擋光板位于光接收管的物鏡外；在光發(fā)射管的物鏡與相配套的擋光板之間安裝著分光板，分光板與光發(fā)射管的軸線成45°角；在探頭架還安裝著聚反鏡，聚反鏡為平凸透鏡，在平的一面鍍的反光膜，該聚反鏡位于光發(fā)射管旁，聚反鏡的光軸與光發(fā)射管的軸線垂直，并與光發(fā)射管主光軸及光接收管主光軸交叉。
為了校準量程，在上述的后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭加設(shè)配套的部件，即在光接收管的物鏡與相配套的擋光板之間也安裝一個分光板，該分光板與光接收管的軸線成60°角；在探頭架再安裝一個聚反鏡，該聚反鏡位于光接收管旁，在該聚反鏡與分光板之間安裝著濾光鏡，兩個聚反鏡的光軸重合。
本實用新型采用了橢球面反射鏡，充分利用光能，光強度均勻；具有兩個擋光板，可設(shè)置零點，量程校準方便，還可在光學窗口污染時進行數(shù)據(jù)修正，不影響測量準確性；可檢測的煙塵顆粒范圍大，更為準確地體現(xiàn)煙道內(nèi)的濃度值，準確度達到0.02mg/m3。


圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)圖，圖沿兩條交叉光軸剖開。
圖2是與圖1相對應(yīng)的左視圖。
圖3是擋光板的安裝圖，圖中局部剖開。
圖4是零位校準圖。
圖5是量程校準圖。
上述圖中1、燈座2、燈3、橢圓面反射鏡4、物鏡5、鏡座6、壓圈7、聚反鏡8、反射膜9、探頭架10、通光孔11、光發(fā)射管主光軸12、擋光板13、前橫板14、光接收管主光軸15、通光孔16、擋光板17、鏡座18、濾光鏡19、聚反鏡20、接收物鏡筒21、光接收管22、光敏電池座23、光敏電池24、物鏡25、分光板26、后橫板27、分光板28、發(fā)光物鏡筒29、光發(fā)射管30、前燈殼31、后燈殼32、電動機33、電動機34、軸35、限位釘36、碰釘37、頂板38、限位釘具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖對本實用新型進行詳細說明，但本實用新型不局限于下述的實施例。
本實用新型的結(jié)構(gòu)見圖1、圖2，它包括探頭架9、光發(fā)射管29、光接收管21，光發(fā)射管29與光接收管21安裝在探頭架9上，光發(fā)射管29與的軸線與光接收管21的軸線相互交叉，即光發(fā)射管主光軸11與光接收管主光軸14相互交叉，本實施例中，上述兩光軸的夾角為30°，光發(fā)射管29具有燈殼、發(fā)光物鏡筒28、燈座1、燈2、物鏡4，燈殼由前燈殼30與后燈殼31安裝在一起構(gòu)成，發(fā)光物鏡筒28的右端與物鏡4安裝在鏡座5，鏡座5安裝在探頭架9，燈殼安裝在發(fā)光物鏡筒28的左端，燈座1安裝在燈殼，燈2安裝在燈座1；光接收管21具有接收物鏡筒20、物鏡24、光敏電池座22、光敏電池23，接收物鏡筒20的右端與物鏡24安裝在鏡座17，鏡座17安裝在探頭架9，接收物鏡筒20的左端安裝著光敏電池座22，光敏電池23安裝在光敏電池座22并位于物鏡24的焦點，其特征是在光發(fā)射管29的后燈殼31內(nèi)安裝著橢球面反射鏡3，燈2的發(fā)光點位于橢球面反射鏡3的左焦點，橢球面反射鏡3的右焦點與物鏡4的光源測焦點即前焦點重合；在探頭架9安裝著圓弧擋光板12與擋光板16，兩個擋光板勻安裝在電動機的轉(zhuǎn)軸上，在擋光板上安裝著碰釘，碰釘位于探頭架的兩個限位釘之間，如擋光板16安裝在電動機33的軸34上，擋光板16上安裝著碰釘36，碰釘36位于限位釘38與限位釘35之間，見圖3。擋光板12位于光發(fā)射管29的物鏡4外，擋光板16位于光接收管21的物鏡24外；在光發(fā)射管29的物鏡4與擋光板12之間安裝著分光板27，分光板27與光發(fā)射管29的軸線即光發(fā)射管主光軸11成45°角，在光接收管21的物鏡24與擋光板16之間安裝著分光板25，分光板25與光接收管21的光軸即光接收管主光軸14成60°角。在探頭架9還安裝著聚反鏡7與聚反鏡19，聚反鏡為平凸透鏡，在平的一面鍍的反光膜，如聚反鏡7的平面鍍反光膜8。聚反鏡7位于光發(fā)射管29旁，聚反鏡7的光軸與光發(fā)射管29的軸線垂直，并與光發(fā)射管主光軸11及光接收管主光軸14交叉。聚反鏡19位于光接收管21旁，聚反鏡19的光軸與聚反鏡7的光軸重合，在聚反鏡19與分光板25之間安裝著濾光鏡18。
測量時，擋光板12與擋光板16轉(zhuǎn)到圖1所描述的位置，從燈2發(fā)出的光線經(jīng)物鏡4與分光板27進入煙道，照明煙道內(nèi)的顆粒物。光線經(jīng)顆粒物散射，通過分光板25與物鏡24聚焦到光接收管21的光敏電池23表面，變?yōu)殡娦盘?。光敏電?3上的電流大小正比于顆粒物的濃度。零位校準時，開動電動機32帶動擋光板12與擋光板16轉(zhuǎn)動到圖4中所示的位置，擋光板12擋住由燈2發(fā)出的經(jīng)物鏡4透過分光板27的光線，經(jīng)分光板27反射的光線射到聚反鏡7，再經(jīng)聚反鏡7與分光板27射向擋光板16，由于被擋光板16擋住，光敏電池23接收不到從燈2發(fā)出的光線，光敏電池23無電流，此時為整個裝置的零位，這樣可檢查整個裝置的零位是否正確。當擋光板12與擋光板16轉(zhuǎn)動到圖5所示的位置時，擋光板12當住光發(fā)射管29進入煙道的光線，光線進入聚反鏡7反射至濾光鏡18，經(jīng)聚反鏡19反射至分光板25，經(jīng)分光板25反射至物鏡24并聚焦到光敏電池23表面，光敏電池產(chǎn)生電流，即為量程校準過程。濾光鏡18吸收的光強，可作為一定煙塵濃度的吸收光強，其余的即散射光強。
隨著檢查時間的延長，分光板27與分光板25被煙氣沾污，降低光敏電池23產(chǎn)生的電流，影響測量結(jié)果，此時的電流值與在系統(tǒng)中儲存的起始值相比較，即可得出因污染而產(chǎn)生的參考光損失值，在以后的測量結(jié)果中，按損失值比較校正，即可得到檢查的準確值。
權(quán)利要求1.一種后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭，它包括探頭架、光發(fā)射管、光接收管，光發(fā)射管與光接收管安裝在探頭架上，光發(fā)射管的軸線與光接收管的軸線相互交叉，光發(fā)射管具有發(fā)光物鏡筒、燈座、燈、物鏡，發(fā)光物鏡筒的一端與物鏡安裝在探頭架，燈座安裝在發(fā)光物鏡筒的另一端，燈安裝在燈座；光接收管具有接收物鏡筒、物鏡、光敏電池座、光敏電池，接收物鏡筒的一端與物鏡安裝在探頭架，接收物鏡筒的另一端安裝著光敏電池座，光敏電池安裝在光敏電池座并位于物鏡的焦點，其特征是在光發(fā)射管內(nèi)安裝著橢球面反射鏡，燈的發(fā)光點位于橢球面反射鏡的焦點，橢球面反射鏡的另一個焦點與物鏡的前焦點重合；在探頭架安裝著兩個圓弧擋光板，兩個擋光板分別安裝在兩個電動機的轉(zhuǎn)軸上，在擋光板上安裝著碰釘，碰釘位于探頭架的兩個限位釘之間；一個擋光板位于光發(fā)射管的物鏡外，另一個擋光板位于光接收管的物鏡外；在光發(fā)射管的物鏡與相配套的擋光板之間安裝著分光板，分光板與光發(fā)射管的軸線成45°角；在探頭架還安裝著聚反鏡，聚反鏡為平凸透鏡，在平的一面鍍的反光膜，該聚反鏡位于光發(fā)射管旁，聚反鏡的光軸與光發(fā)射管的軸線垂直，并與光發(fā)射管主光軸及光接收管主光軸交叉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭，其特征是在光接收管的物鏡與相配套的擋光板之間安裝著另一個分光板，該分光板與光接收管的軸線成60°角；在探頭架還安裝著另一個聚反鏡，該聚反鏡位于光接收管旁，在該聚反鏡與分光板之間安裝著濾光鏡，兩個聚反鏡的光軸重合。
專利摘要一種后向散射光煙塵顆粒物濃度測量探頭，它包括探頭架、安裝在探頭架并且光軸相互交叉的光發(fā)射管與光接收管，光發(fā)射管具有燈、物鏡，光接收管具有物鏡、光敏電池，其特征是在光發(fā)射管內(nèi)安裝著橢球面反射鏡，橢球面反射鏡的一個焦點與物鏡的前焦點重合；在探頭架安裝著兩個可轉(zhuǎn)動的并可限位的圓弧擋光板，一個擋光板位于光發(fā)射管的物鏡外，另一個擋光板位于光接收管的物鏡外；在光發(fā)射管的物鏡與相配套的擋光板之間安裝著分光板，在探頭架還安裝著聚反鏡，聚反鏡位于光發(fā)射管旁。可在光接收管的物鏡外安裝另一個分光板，并在光接收管旁再一個聚反鏡。本實用新型充分利用光能、光線均勻、便于校準、準確度達到0.02mg/m
文檔編號G01N21/53GK2752758SQ20042011710
公開日2006年1月18日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者張建茸 申請人:張建茸