專利名稱：可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對氣體濃度進行測量監(jiān)測的裝置，尤其是一種利用可調(diào)諧激光二極管吸收光譜技術(shù)對工業(yè)煙道在線監(jiān)測的裝置。
背景技術(shù)：
許多相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)中都需要對煙道中排放的HCL、 H2S、 CO等有毒有害氣體濃度進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果用于改善生產(chǎn)的工藝、降低污染、窯爐節(jié)能和環(huán)境監(jiān)測等方面。傳統(tǒng)氣體檢測采用氣相色譜法、濕化學(xué)等抽取式檢測方法，但抽取式測量及預(yù)處理過程會有幾十秒到幾分鐘的量級的時間延遲，這樣就不能進行實時的分析和連續(xù)監(jiān)測。此外工業(yè)排放過程中的氣體往往溫度很高，進行取樣十分困難并且抽取系統(tǒng)的維護費用較大?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)是近年來發(fā)展起來的一種新型的氣體檢測方法，它利用半導(dǎo)體激光的可調(diào)諧特性來進行光譜檢測的一種吸收光譜技術(shù)，通過與波長調(diào)制及諧波探測技術(shù)相結(jié)合，利用半導(dǎo)體激光的窄線寬、可調(diào)諧特性，通過掃描氣體的一條振傳吸收線實現(xiàn)氣體濃度的快速檢測，相比較傳統(tǒng)氣體監(jiān)測方法而言，不需要對氣體進行抽樣，從而避免了對氣流或其他氣體的干擾，是一種高靈敏度、高分辨率、高選擇性、快速響應(yīng)的氣體檢測技術(shù)。這種測量技術(shù)應(yīng)用在煙道氣體濃度測量時，常采用將半導(dǎo)體激光發(fā)射光源固定于煙筒管道一側(cè)，光電探測接收模塊固定于管道另一側(cè)的單光程對射式光學(xué)測量法。利用這種測量法，在對氣體濃度進行測量
時，其靈敏度會有達到一定測量極限，并且在一些含有易燃易爆氣體(如甲垸)的危險工業(yè)環(huán)境下，如使用這種激光光源和光電探測模塊與煙筒固定為一體的監(jiān)測法，在操作時電流會增加引燃引爆這些氣體的可能性。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置，以解決目前技術(shù)對煙道排放的有毒有害氣體進行監(jiān)測時出現(xiàn)的易燃易爆危險性問題，以及監(jiān)測靈敏度較低的問題。
為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為
一種可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括有煙氣通道，所述的煙氣通道的左、右兩側(cè)壁上有開孔，開孔上安裝有透視窗片， 兩側(cè)壁的開孔外分別安裝有筒體；有激光光源及其計算機控制裝置，激光光源的 出射端耦合有出射光纖，所述出射光纖引入到所述的左側(cè)的筒體內(nèi)，所述的出射 光纖的端頭前方的光路中，安裝有光吸收池，光吸收池前方安裝有45°平面反 射鏡，所述的平面反射鏡中央開有透射 L，平面反射鏡的反射面朝向右側(cè)的筒體 方向，所述的左側(cè)的筒體內(nèi)安裝有接收光纖，所述的接收光纖的端頭位于平面反 射鏡下方;所述的右側(cè)的筒體內(nèi)安裝有角反射鏡，接收并反射激光光源的出射光; 所述的接收光纖接入光電二極管，光電二極管的輸出信號經(jīng)過前置放大器后輸入 到計算機控制裝置。
所述的煙氣通道兩側(cè)的開孔外安裝有法蘭，所述的左、右側(cè)筒體上也有法蘭， 所述的左、右側(cè)筒體上的法蘭分別與煙氣通壁兩側(cè)壁上的法蘭固定連接。 所述的出射光纖端頭接入到左側(cè)筒體內(nèi)的光纖耦合器的尾部。 所述的光吸收池上有進氣口和出氣口，進氣口和出氣口上分別有閥門。 雙光程工業(yè)在線監(jiān)測裝置是根據(jù)郎伯一比爾吸收定律中所敘述的光通過吸 收氣體之后光強變化與濃度和光程成線性關(guān)系這一原理，在對煙道氣體進行在線 監(jiān)測時，通過在待測煙氣通道一側(cè)放置一個角反射鏡，將另一側(cè)發(fā)射過來的激光 反射回去，用以提高吸收光程，從而提高對氣體濃度監(jiān)測的靈敏度，這種方法與 對射式方法相比提高了一倍的吸收光程，因此對于氣體濃度的監(jiān)測靈敏度也相應(yīng) 的提高了一倍。在工業(yè)易燃易爆環(huán)境下，此方法應(yīng)用于煙道排放氣體濃度監(jiān)測時， 采用了光學(xué)系統(tǒng)與遠端監(jiān)測控制模塊相分離的方案，通過光纖耦合器和長距離光 纖，將激光光源、光電探測接受模塊，以及后續(xù)的處理單元置于無易燃易爆氣體 的安全區(qū)域，避免了在監(jiān)測過程中發(fā)生安全事故的可能性。
本發(fā)明與在線監(jiān)測法和常用的對射式單光程系統(tǒng)相比，提高了對煙道有毒有 害氣體濃度實時測量的靈敏度。通過光纖耦合器和光纖傳輸，將光學(xué)系統(tǒng)與信號 處理及控制模塊相分離，避免在易燃易爆環(huán)境下監(jiān)測時發(fā)生危險的可能性。


4附圖為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

一種可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置，包括左、右側(cè)筒體， 所述的左、右側(cè)筒體通過法蘭盤和螺栓9安裝在煙道10兩側(cè)，在左側(cè)的筒體17 尾部有多維調(diào)整架l，多維調(diào)整架1上固定有光纖耦合器2，所述的光纖耦合器 2通過出射光纖與遠端激光光源連接，在光纖耦合器2前方安有樣品池4，樣品 池4前方安有中心帶孔并以45°角傾斜的平面反射鏡16，所述的平面反射鏡16 正下方安有固定有另一個光纖耦合器14的多維調(diào)整架15，所述的另一個光纖耦 合器14通過接收光纖與遠端光電二極管連接，所述反射鏡16前方有透視窗片 13，所述透視窗片13安在法蘭盤8正中；在右側(cè)的筒體11中有安放在法蘭盤正 中的透視窗片與左側(cè)的透視窗片對稱，在右側(cè)筒體尾部還安有角反射鏡12。所 述的法蘭盤中通過橡膠O型密封圈密封。所述的法蘭盤上固定有吹掃氣體口 7。 所述的樣品池的進氣口 3和出氣口 5上分別有閥門6。
將筒體11、 17通過法蘭盤8和螺栓9與待測煙道10相連接，法蘭盤中帶有 橡膠O型密封圈，具有密封氣體的作用，連接時要注意連接端的氣密性，避免 有毒有害氣體泄露。由遠程監(jiān)測端引出的光纖與筒體17中的光纖耦合器2的尾 部法蘭相連接將遠程激光光源發(fā)出的激光引入筒體17中作為發(fā)射端；同樣通過 另外一根光纖將遠端的光電二級管模塊與筒體17中的光纖耦合器14的尾部法蘭 相連接，將光信號傳輸至遠端進行采集和處理。樣品池4的進氣口 3通過氣管與 標(biāo)準(zhǔn)樣氣相連接，打開進氣口與出氣口上的兩閥門6，當(dāng)沖入標(biāo)準(zhǔn)樣氣后，可將 兩氣閥關(guān)閉，將一定濃度的樣氣密封于樣品池中。壓縮空氣通過氣管與吹掃氣體 口 7相連接，用以吹掃透視窗片13防止其表面上的煙塵沉積影響監(jiān)測。
在監(jiān)測設(shè)備連接好后，可進行光路的調(diào)節(jié)可先采用可見的紅光作為光源進行 光路調(diào)節(jié)，再切換為測量光源，在遠程控制監(jiān)測端，通過溫度控制和電流控制對 激光進行調(diào)制，輸出的激光由光纖傳輸?shù)酵搀w中固定在多維調(diào)整架1中的光纖耦 合器2上，通過調(diào)節(jié)光纖耦合器尾部的微調(diào)螺絲，改變光纖耦合器中準(zhǔn)直透鏡與 光纖端發(fā)光點的距離，以獲得準(zhǔn)直光線。調(diào)節(jié)調(diào)整架上的控制平移和角度的微調(diào) 旋鈕，改變光纖耦合器位置，使其發(fā)出的準(zhǔn)直光能沿光軸方向通過樣品池4和隨 后45°放置的反射鏡16的中心孔，由透視窗片13經(jīng)過待測煙道氣體到達右側(cè)筒體11的角反射鏡12上，再由角反射鏡反射回來穿過透視窗片、待測煙道氣體 至45°反射鏡反射表面調(diào)節(jié)時應(yīng)該注意避免由角反射鏡反射回來的光線再次進 入45°反射鏡的中心孔。反射鏡再將光線以90。方向反射至與調(diào)整架15固定的 光纖耦合器14中的準(zhǔn)直透鏡上，調(diào)節(jié)調(diào)整架上控制平移、角度的微調(diào)旋鈕和光 纖耦合器尾部的微調(diào)螺絲，使得入射準(zhǔn)直光能夠高效的耦合入光纖，并傳輸至遠 端的光電二極管，光電二極管釆集的信號經(jīng)過前置放大器后由計算機采集處理。
權(quán)利要求1、一種可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括有煙氣通道，所述的煙氣通道的左、右兩側(cè)壁上有開孔，開孔上安裝有透視窗片，兩側(cè)壁的開孔外分別安裝有筒體；有激光光源及其計算機控制裝置，激光光源的出射端耦合有出射光纖，所述出射光纖引入到所述的左側(cè)的筒體內(nèi)，所述的出射光纖的端頭前方的光路中，安裝有光吸收池，光吸收池前方安裝有45°平面反射鏡，所述的平面反射鏡中央開有透射孔，平面反射鏡的反射面朝向右側(cè)的筒體方向，所述的左側(cè)的筒體內(nèi)安裝有接收光纖，所述的接收光纖的端頭位于平面反射鏡下方；所述的右側(cè)的筒體內(nèi)安裝有角反射鏡，接收并反射激光光源的出射光；所述的接收光纖接入光電二極管，光電二極管的輸出信號經(jīng)過前置放大器后輸入到計算機控制裝置。
2、 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置， 其特征在于所述的煙氣通道兩側(cè)的開孔外安裝有法蘭，所述的左、右 側(cè)筒體上也有法蘭，所述的左、右側(cè)筒體上的法蘭分別與煙氣通壁兩側(cè) 壁上的法蘭固定連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置， 其特征在于所述的出射光纖端頭接入到左側(cè)筒體內(nèi)的光纖耦合器的尾 部。
4、 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置， 其特征在于所述的光吸收池上有進氣口和出氣口，進氣口和出氣口上 分別有閥門。
專利摘要本實用新型涉及一種可調(diào)諧激光二極管雙光程工業(yè)煙道在線監(jiān)測裝置，包括左、右側(cè)監(jiān)測裝置，左側(cè)的監(jiān)測裝置尾部有多維調(diào)整架，多維調(diào)整架上固定有光纖耦合器，在光纖耦合器前方有樣品池，樣品池前方安有反射鏡，反射鏡正下方安有固定有另一個光纖耦合器的多維調(diào)整架，所述的另一個光纖耦合器通過光纖與遠端光電二極管連接，所述反射鏡前方有透視窗片；在右側(cè)的監(jiān)測裝置中有安放在法蘭盤正中的透視窗片與左側(cè)的透視窗片對稱，在右側(cè)監(jiān)測裝置尾部還安有角反射鏡。本實用新型與在線監(jiān)測法和常用的對射式單光程系統(tǒng)相比，提高了對煙道有毒有害氣體濃度實時測量的靈敏度，通過光纖耦合器和光纖傳輸將光學(xué)系統(tǒng)與信號處理及控制模塊相分離，避免在易燃易爆環(huán)境下監(jiān)測時發(fā)生危險的可能性。
文檔編號G01N21/39GK201402247SQ20082023934
公開日2010年2月10日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者何俊峰, 劉文清, 崔益本, 張玉鈞, 束小文, 輝 耿, 闞瑞鋒, 俊 阮 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所