本實(shí)用新型涉及粉塵濃度測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

粉塵濃度的測(cè)量方法主要包括光學(xué)分析法與非光學(xué)分析法，非光學(xué)分析法由于檢測(cè)設(shè)備響應(yīng)速度慢、處理復(fù)雜，難以對(duì)粉塵濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。而基于光學(xué)分析的粉塵濃度測(cè)量技術(shù)具有探測(cè)靈敏度高、選擇性強(qiáng)、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且成本較低，是以后粉塵濃度測(cè)量的理想方法。

現(xiàn)有的手持粉塵濃度測(cè)量裝置必須要求操作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，而在類似于煤礦礦井等粉塵濃度高的環(huán)境中，操作人員在測(cè)量時(shí)必須做好防塵措施，不然會(huì)損傷呼吸道，影響健康?，F(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)式粉塵濃度傳感器，需要對(duì)空氣粉塵進(jìn)行采集處理，具有測(cè)量時(shí)延差，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量；電式粉塵濃度測(cè)量裝置安全性較差，當(dāng)?shù)V井粉塵濃度過(guò)高時(shí)，輕微的電火花會(huì)引發(fā)礦井爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)于光纖式粉塵濃度傳感器，利用光纖進(jìn)行光信號(hào)遠(yuǎn)距離傳播，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量，但是測(cè)量?jī)x器位于高粉塵區(qū)域，長(zhǎng)期使用后儀器表面或儀器內(nèi)會(huì)有粉塵沉積，增加激光在傳輸器件表面的損耗，使得激光的傳輸效果受到影響，進(jìn)而影響測(cè)量精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)光纖將光信號(hào)傳輸至測(cè)量區(qū)域，測(cè)量部分中包含的反射區(qū)將測(cè)量后的激光按照原路返回，再經(jīng)光纖傳回，實(shí)現(xiàn)同一根光纖傳輸兩個(gè)不同方向的激光，節(jié)約了激光遠(yuǎn)程傳輸?shù)某杀尽?/p>

一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量部分、光源部分、定向耦合器部分、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分，光源部分、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分分別與定向耦合器部分連接，測(cè)量部分與定向耦合器部分通過(guò)光纖連接，測(cè)量部分位于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量部分遠(yuǎn)離光源部分、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分、定向耦合器部分；測(cè)量部分包括激光調(diào)整端、衰減區(qū)、反射端，其中激光調(diào)整端與反射端之間為衰減區(qū)，衰減區(qū)內(nèi)為含有粉塵的待測(cè)氣體；光源部分產(chǎn)生激光并將激光傳送至定向耦合器部分，定向耦合器部分通過(guò)光纖將激光傳送至測(cè)量部分，激光進(jìn)入測(cè)量部分首先通過(guò)激光調(diào)整端的調(diào)整然后射入衰減區(qū)進(jìn)行測(cè)量衰減，再垂直射入反射端，反射端將激光反射并依次穿過(guò)衰減區(qū)、激光調(diào)整端后由光纖傳輸回定向耦合器部分，定向耦合器部分將反射后的激光傳輸至信號(hào)轉(zhuǎn)換部分。

進(jìn)一步的,定向耦合器部分包括第一定向耦合器與第二定向耦合器，光纖包括第一光纖與第二光纖，信號(hào)轉(zhuǎn)換部分包括第一探測(cè)器與第二探測(cè)器，其中第一定向耦合器、第二定向耦合器分別與光源部分連接，第一定向耦合器與第一光纖的首端連接，第二定向耦合器與第二光纖的首端連接，第一光纖與第二光纖的末端均與激光調(diào)整端連接；第一探測(cè)器與第一定向耦合器連接，第二探測(cè)器與第二定向耦合器連接，第一探測(cè)器與第二探測(cè)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

進(jìn)一步的，光源部分包括依次連接的激光器、耦合器、分束器，其中激光器發(fā)射激光并經(jīng)過(guò)耦合器耦合后傳入分束器，分束器將激光分為第一光路與第二光路，第一光路進(jìn)入第一定向耦合器后經(jīng)第一光纖傳輸至激光調(diào)整端，第二光路進(jìn)入第二定向耦合器后經(jīng)第二光纖傳輸至激光調(diào)整端。

進(jìn)一步的,激光調(diào)整端包括第一激光調(diào)整端、第二激光調(diào)整端，衰減區(qū)分為第一衰減區(qū)、第二衰減區(qū)，反射端包括第一反射端、第二反射端，其中第一衰減區(qū)位于第一激光調(diào)整端與第一反射端之間，第二衰減區(qū)位于第二激光調(diào)整端與第二反射端之間；第一激光調(diào)整端與第一光纖末端連接，第二激光調(diào)整端與第二光纖末端連接；第一光路由第一激光調(diào)整端調(diào)整后傳輸至第一衰減區(qū)進(jìn)行衰減，測(cè)量衰減后的第一光路垂直射入第一反射端，第二光路由第二激光調(diào)整端調(diào)整后傳輸至第二衰減區(qū)進(jìn)行衰減，測(cè)量衰減后的第二光路垂直射入第二反射端；第一光路在第一衰減區(qū)的光程大于第二光路在第二衰減區(qū)的光程。

進(jìn)一步的,測(cè)量部分還包括連接桿，其中激光調(diào)整端與反射端通過(guò)連接桿固定連接。

進(jìn)一步的,第一激光調(diào)整端包括第一準(zhǔn)直器與第一平透鏡，第二激光調(diào)整端包括第二準(zhǔn)直器與第二平透鏡，其中第一光路經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后由第一平透鏡射出并射入第一衰減區(qū)；第二光路經(jīng)過(guò)第二準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后由第二平透鏡輸出并射入第二衰減區(qū)。

進(jìn)一步的,第一反射端包括第三平透鏡與第一反射鏡，第二反射端包括第四平透鏡與第二反射鏡，其中第一反射鏡安裝在第三平透鏡之后，第二反射鏡安裝在第四平透鏡之后；第一光路經(jīng)過(guò)第一衰減區(qū)衰減后從第三平透鏡射入第一反射鏡，第二光路經(jīng)過(guò)第二衰減區(qū)衰減后從第四平透鏡射入第二反射鏡。

進(jìn)一步的，第一激光調(diào)整端還包括第一單透鏡整形器，第二激光調(diào)整端還包括第二單透鏡整形器，其中第一單透鏡整形器安裝在第一準(zhǔn)直器與第一平透鏡之間，第一光路經(jīng)第一準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后，經(jīng)第一單透鏡整形器將激光能量均勻化再通過(guò)第一平透鏡照射到第一衰減區(qū)；第二單透鏡整形器安裝在第二準(zhǔn)直器與第二平透鏡之間第二光路經(jīng)第二準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后，經(jīng)第二單透鏡整形器將激光能量均勻化再通過(guò)第二平透鏡照射到第二衰減區(qū)。

進(jìn)一步的,還包括數(shù)據(jù)處理部分，其中數(shù)據(jù)處理部分與第一探測(cè)器與第二探測(cè)器連接，第一探測(cè)器與第二探測(cè)器將電信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行處理。

本實(shí)用新型的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1、設(shè)置定向耦合器以及反射式測(cè)量方法，使用同一根光纖完成一條光路上輸入測(cè)量部分的激光和輸出測(cè)量部分的激光的傳輸，節(jié)約成本；

2、利用光纖遠(yuǎn)距離傳輸光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量粉塵濃度；

3、反射式測(cè)量方法可以使測(cè)量距離加倍，或者在同樣的測(cè)量距離上可以使測(cè)量部分的體積減小一半；

4、雙光路測(cè)量方法，利用差分運(yùn)算消除測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度；

5、利用單透鏡整形器對(duì)準(zhǔn)直器的輸出光進(jìn)行能量平均化處理，使得對(duì)于粉塵濃度的測(cè)量在均勻分布的光場(chǎng)下進(jìn)行，可改善測(cè)量空間范圍內(nèi)粉塵濃度的非均勻分布問(wèn)題對(duì)測(cè)量結(jié)果的不利影響；

6、測(cè)量部分為純光學(xué)結(jié)構(gòu)，放置于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)非常安全；

7、采用準(zhǔn)直器對(duì)光纖輸出的激光進(jìn)行擴(kuò)束，可以提高測(cè)量區(qū)域截面積，其測(cè)量結(jié)果能反映較大空間中粉塵濃度的平均測(cè)量效果。

附圖說(shuō)明

為了更清楚的說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)的，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1為本實(shí)用新型的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)第一個(gè)實(shí)施例的組成圖；

圖2為本實(shí)用新型的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)第一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量部分組成圖；

圖3為本實(shí)用新型的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)第二個(gè)實(shí)施例的組成圖；

圖4為本實(shí)用新型的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)第三個(gè)實(shí)施例的組成圖；

圖5為本實(shí)用新型的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)第四個(gè)實(shí)施例的組成圖；

圖6為本實(shí)用新型的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)第五個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本實(shí)用新型的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)第六個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；

其中：1-測(cè)量部分、2-光源部分、3-定向耦合器部分、4-信號(hào)轉(zhuǎn)換部分、5-光纖、6-激光調(diào)整端、7-衰減區(qū)、8-反射端、9-第一定向耦合器、10-第二定向耦合器、11-第一光纖、12-第二光纖、13-第一探測(cè)器、14-第二探測(cè)器、15-第一光路、16-第二光路、17-激光器、18-耦合器、19-分束器、20-第一激光調(diào)整端、21-第二激光調(diào)整端、22-第一衰減區(qū)、23-第二衰減區(qū)、24-第一反射端、25-第二反射端、26-連接桿、27-第一準(zhǔn)直器、28-第一平透鏡、29-第二準(zhǔn)直器、30-第二平透鏡、31-第三平透鏡、32-第一反射鏡、33-第四平透鏡、34-第二反射鏡、35-第一單透鏡整形器、36-第二單透鏡整形器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量部分1、光源部分2、定向耦合器部分3、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分4，光源部分2、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分4分別與定向耦合器部分3連接，測(cè)量部分1與定向耦合器部分3通過(guò)光纖5連接，光纖5與測(cè)量部分1以及定向耦合器部分3之間的連接方式本實(shí)施例不做限定，優(yōu)選的，采用法蘭連接。測(cè)量部分1位于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量部分1遠(yuǎn)離光源部分2、信號(hào)轉(zhuǎn)換部分4、定向耦合器部分3，由于測(cè)量部分1與定向耦合器部分3通過(guò)光纖5連接，所以通過(guò)光纖5將光信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，操作人員只需在遠(yuǎn)離測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的位置操作光源部分2與信號(hào)轉(zhuǎn)換部分4便可實(shí)現(xiàn)粉塵濃度的遠(yuǎn)程測(cè)量。如圖2所示，測(cè)量部分1包括激光調(diào)整端6、衰減區(qū)7、反射端8，其中激光調(diào)整端6與反射端8之間為衰減區(qū)7，衰減區(qū)7內(nèi)為含有粉塵的待測(cè)氣體；光源部分2產(chǎn)生激光并將激光傳送至定向耦合器部分3，定向耦合器部分3通過(guò)光纖5將激光傳送至測(cè)量部分1，激光進(jìn)入測(cè)量部分1首先通過(guò)激光調(diào)整端6的調(diào)整然后射入衰減區(qū)7進(jìn)行測(cè)量衰減，再垂直射入反射端8，反射端8將激光反射并依次穿過(guò)衰減區(qū)7、激光調(diào)整端6后由光纖5傳輸回定向耦合器部分3，定向耦合器部分3將反射后的激光傳輸至信號(hào)轉(zhuǎn)換部分4，如此實(shí)現(xiàn)一根光纖5傳輸往返激光的目的，節(jié)約了測(cè)量成本。

具體的，測(cè)量部分1還包括連接桿26，激光調(diào)整端6與反射端8通過(guò)連接桿26固定連接，保持激光調(diào)整端6與反射端8的距離不發(fā)生變化。

具體的,如圖3所示，本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，在第一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上定向耦合器部分3包括第一定向耦合器9與第二定向耦合器10，光纖5包括第一光纖11與第二光纖12，信號(hào)轉(zhuǎn)換部分4包括第一探測(cè)器13與第二探測(cè)器14，第一定向耦合器9、第二定向耦合器10分別與光源部分2連接，第一定向耦合器9與第一光纖11的首端連接，第二定向耦合器10與第二光纖12的首端連接，第一光纖11與第二光纖12的末端均與激光調(diào)整端6連接；第一探測(cè)器13與第一定向耦合器9連接，第二探測(cè)器14與第二定向耦合器10連接，第一探測(cè)器13與第二探測(cè)器14將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。光源部分2產(chǎn)生兩束激光分別傳輸至第一定向耦合器9與第二定向耦合器10，第一定向耦合器9將激光通過(guò)第一光纖11傳輸至測(cè)量部分1進(jìn)行測(cè)量，由反射端8反射后傳輸回至第一光纖11，并到達(dá)第一定向耦合器9，第一定向耦合器9將反射后的激光傳輸至第一探測(cè)器13進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，第二定向耦合器10將激光通過(guò)第二光纖12傳輸至測(cè)量部分1進(jìn)行測(cè)量，由反射端8反射后傳輸回至第二光纖12，并到達(dá)第二定向耦合器10，第二定向耦合器10將反射后的激光傳輸至第二探測(cè)器14進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。優(yōu)選的，在第一定向耦合器9與第一探測(cè)器13之間安裝耦合器，在第二定向耦合器10與第二探測(cè)器14之間安裝耦合器，耦合器可實(shí)現(xiàn)聚集光與平行光的相互轉(zhuǎn)換，該處安裝的耦合器用于將聚集的激光光束轉(zhuǎn)化成近似平行的激光光束，便于第一探測(cè)器13與第二探測(cè)器14對(duì)測(cè)量后的激光進(jìn)行信號(hào)采集。

具體的，如圖4所示的本實(shí)用新型的第三個(gè)實(shí)施例的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，在第二個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上光源部分2包括依次連接的激光器17、耦合器18、分束器19，激光器17發(fā)射激光進(jìn)入耦合器18，由于激光器17發(fā)射的激光為平行光，耦合器18可將平行光聚焦以后傳輸至分束器19。分束器19可將一束光分為兩束或者多束，目前有1×N和2×N兩種類型，本實(shí)施例選用1×2的分束器19，分束器19將激光分為第一光路15與第二光路16，第一光路15進(jìn)入第一定向耦合器9，第二光路16進(jìn)入第二定向耦合器10，為減小測(cè)量誤差，選用分光均勻性較好的分束器19，使第一光路15與第二光路16的光強(qiáng)度更加均等；第一光路15進(jìn)入第一定向耦合器9后經(jīng)第一光纖11傳輸至激光調(diào)整端6，第二光路16進(jìn)入第二定向耦合器10后經(jīng)第二光纖12傳輸至激光調(diào)整端6。

具體的,如圖5所示的本實(shí)用新型的第四個(gè)實(shí)施例的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，在第三個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上激光調(diào)整端6包括第一激光調(diào)整端20、第二激光調(diào)整端21，衰減區(qū)7分為第一衰減區(qū)22、第二衰減區(qū)23，反射端8包括第一反射端24、第二反射端25，其中第一衰減區(qū)22位于第一激光調(diào)整端20與第一反射端24之間，第二衰減區(qū)23位于第二激光調(diào)整端21與第二反射端25之間；第一激光調(diào)整端20與第一光纖11末端連接，第二激光調(diào)整端21與第二光纖12末端連接；第一光路15通過(guò)第一光纖11傳輸至第一激光調(diào)整端20，經(jīng)第一激光調(diào)整端20調(diào)整后傳輸至第一衰減區(qū)22進(jìn)行衰減，測(cè)量衰減后的第一光路15垂直射入第一反射端24，第二光路16通過(guò)第二光纖12傳輸至第二激光調(diào)整端21，經(jīng)第二激光調(diào)整端21調(diào)整后傳輸至第二衰減區(qū)23進(jìn)行衰減，測(cè)量衰減后的第二光路16垂直射入第二反射端25；第一光路15在第一衰減區(qū)22的光程大于第二光路16在第二衰減區(qū)23的光程。本案的目的在于測(cè)量空腔內(nèi)待測(cè)氣體的含塵量，所以將第一激光調(diào)整端20、第二激光調(diào)整端21、第一反射端24、第二反射端25均設(shè)置為封閉性較強(qiáng)的光路傳輸裝置，為了消除雙光路測(cè)量時(shí)的差分系統(tǒng)誤差，將第一激光調(diào)整端20與第二激光調(diào)整端21的結(jié)構(gòu)設(shè)置為相同結(jié)構(gòu)，將第一反射端24與第二反射端25的結(jié)構(gòu)設(shè)置為相同結(jié)構(gòu)。本案中不限定第一激光調(diào)整端20、第二激光調(diào)整端21、第一反射端24、第二反射端25四者的放置位置關(guān)系，但需滿足第一衰減區(qū)22的距離大于第二衰減區(qū)23的距離，且第一光路15垂直射入第一反射端24，第二光路16垂直射入第二反射端25。由于第一衰減區(qū)22的距離與第二衰減區(qū)23的距離不相等，所以第一光路15在第一衰減區(qū)22的衰減量與第二光路16在第二衰減區(qū)23的衰減量不相等。

具體的,如圖6所示的本實(shí)用新型的第五個(gè)實(shí)施例的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，第一激光調(diào)整端20包括第一準(zhǔn)直器27與第一平透鏡28，第二激光調(diào)整端21包括第二準(zhǔn)直器29與第二平透鏡30，第一反射端24包括第三平透鏡31與第一反射鏡32，第二反射端25包括第四平透鏡33與第二反射鏡34。第一準(zhǔn)直器27與第二準(zhǔn)直器29的規(guī)格與放置方向均相同，用于將光纖傳輸?shù)募す膺M(jìn)行擴(kuò)束變成寬束光，第一反射鏡32安裝在第三平透鏡31之后，第二反射鏡34安裝在第四平透鏡33之后。第一光路15射入第一激光調(diào)整端20后，首先經(jīng)過(guò)第一準(zhǔn)直器27擴(kuò)束后由第一平透鏡28射出并射入第一衰減區(qū)22，第一光路15經(jīng)過(guò)第一衰減區(qū)22衰減后從第三平透鏡31射入并垂直照射在第一反射鏡32上；第二光路16經(jīng)過(guò)第二準(zhǔn)直器29擴(kuò)束后由第二平透鏡30輸出并射入第二衰減區(qū)23，第二光路16經(jīng)過(guò)第二衰減區(qū)23衰減后從第四平透鏡33射入并垂直照射在第二反射鏡34上。第一反射鏡32將第一光路15反射后依次穿過(guò)第三平透鏡31、第一衰減區(qū)22、第一平透鏡28、第一準(zhǔn)直器27后進(jìn)入第一光纖11，第二反射鏡34將第二光路16反射后依次穿過(guò)第四平透鏡33、第二衰減區(qū)23、第二平透鏡30、第二準(zhǔn)直器29后進(jìn)入第二光纖12。整個(gè)測(cè)量部分1為純光學(xué)裝置，安裝在礦井或者易發(fā)生事故的測(cè)量環(huán)境中安全性能較高。優(yōu)選的，第一準(zhǔn)直器27與第一平透鏡28、第三平透鏡31、第一反射鏡32的幾何中心在同一條直線上，且與第一光路15在測(cè)量部分1的傳播路徑相重合，第二準(zhǔn)直器29、第二平透鏡30、第四平透鏡33、第二反射鏡34的幾何中心在同一直線上，且與第二光路16在測(cè)量部分1內(nèi)的傳播路徑相重合，可以使第一光路15與第二光路16最大限度的通過(guò)測(cè)量部分1，盡可能地減少激光在傳輸元件中的損耗，保證第一光路15與第二光路16在傳輸元件中有相同的傳播環(huán)境，以提高粉塵濃度測(cè)量的精度。

具體的，如圖7所示的本實(shí)用新型的第六個(gè)實(shí)施例的一種反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，第一激光調(diào)整端20還包括第一單透鏡整形器35，第二激光調(diào)整端21還包括第二單透鏡整形器36，其中第一單透鏡整形器35安裝在第一準(zhǔn)直器27與第一平透鏡28之間，第一光路15經(jīng)第一準(zhǔn)直器27擴(kuò)束后，變成寬束光，但是由于擴(kuò)束后的寬束光仍為高斯光分布，其光截面能量分布不均勻，如果直接照射到第一衰減區(qū)22進(jìn)行激光的衰減，則在后期數(shù)據(jù)分析時(shí)出現(xiàn)誤差較大，所以經(jīng)第一單透鏡整形器35將激光能量空間分布由高斯光轉(zhuǎn)化為平頂光后，再通過(guò)第一平透鏡28照射到第一衰減區(qū)22；第二單透鏡整形器36安裝在第二準(zhǔn)直器29與第二平透鏡30之間，第二光路16經(jīng)第二準(zhǔn)直器29擴(kuò)束后，與第一單透鏡整形器35原理相同，經(jīng)第二單透鏡整形器36將激光能量空間分布均勻化再通過(guò)第二平透鏡30照射到第二衰減區(qū)23。第一單透鏡整形器35與第二單透鏡整形器36選用相同的非球面鏡片，鏡片表面的設(shè)計(jì)根據(jù)使用環(huán)境而定，本實(shí)用新型不做具體限定，只需達(dá)到將平行高斯光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫衅巾敼獾哪康募纯?。為避免不必要的誤差，將第一準(zhǔn)直器27和第一單透鏡整形器35之間的距離設(shè)置成與第二準(zhǔn)直器29和第二單透鏡整形器36之間的距離相等。本實(shí)施例設(shè)置第一單透鏡整形器35與第二單透鏡整形器36將激光能量均勻化，使第一寬束光與第二寬束光在第一衰減區(qū)22與第二衰減區(qū)23內(nèi)的衰減更加均勻，進(jìn)而使后期數(shù)據(jù)處理的結(jié)果更加精確。

具體的,以上實(shí)施例中還包括數(shù)據(jù)處理部分，數(shù)據(jù)處理部分與第一探測(cè)器13、第二探測(cè)器14連接，第一探測(cè)器13與第二探測(cè)器14將電信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理部分通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換部分4輸送的電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，最終得出激光衰減系數(shù)。

本實(shí)用新型通過(guò)兩路光對(duì)待測(cè)氣體分別進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算激光衰減系數(shù)，由于衰減系數(shù)與待測(cè)氣體的粉塵濃度有一定的比例關(guān)系，便可根據(jù)一定的比例關(guān)系計(jì)算出待測(cè)氣體的粉塵濃度。本實(shí)用新型的反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)其測(cè)量過(guò)程及激光衰減系數(shù)的具體算法如下：

激光器17的輸出光經(jīng)過(guò)耦合器耦合后進(jìn)入分束器19，分束器19將激光分為第一光路15與第二光路16，第一光路15經(jīng)第一光纖11傳輸至第一激光調(diào)整端20，第二光路16經(jīng)第二光纖12傳輸至第二激光調(diào)整端21，第一光路15進(jìn)入第一準(zhǔn)直器27擴(kuò)束后從第一平透鏡28射出，設(shè)定從第一平透鏡28射出的激光光強(qiáng)為I,第二光路16進(jìn)入第二準(zhǔn)直器29擴(kuò)束后從第二平透鏡30射出，設(shè)定從第二平透鏡30射出的激光光強(qiáng)為I′,第一光路15經(jīng)過(guò)第一衰減區(qū)22衰減后，由第一反射端24反射并再次照入第一衰減區(qū)22后，照射入第一平透鏡28的光強(qiáng)為I₁，第二寬束光經(jīng)過(guò)第二衰減區(qū)23衰減后，由第二反射端25反射并再次照入第二衰減區(qū)23后，照射入第二平透鏡30的光強(qiáng)為I₂，第一平透鏡28與第三平透之間的距離為l₁,第二平透鏡30與第四平透鏡33之間的距離為l₂,設(shè)定衰減系數(shù)為α，忽略激光在除第一衰減區(qū)22與第二衰減區(qū)23之外的衰減，則由于第一光路15與第二光路16通過(guò)分束器19平均分為兩束光，且第一準(zhǔn)直器27與第二準(zhǔn)直器29完全相同，所以I＝I′,故計(jì)算得α＝ln(I₂/I₁)/2(l₁-l₂)。在距離l₁與l₂為固定值時(shí)，通過(guò)測(cè)量I₁與I₂，便可計(jì)算出待測(cè)氣體對(duì)激光的衰減系數(shù)，由于一定的粉塵濃度對(duì)應(yīng)著一定的激光衰減系數(shù)，而在實(shí)際應(yīng)用中，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法確定出粉塵濃度與激光衰減系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在測(cè)量中便可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值算出粉塵濃度。

優(yōu)選的，可選用1×3的分束器，此時(shí)需加設(shè)第三光纖、第三激光調(diào)整端、第三衰減區(qū)、第三反射端、第三定向耦合器與第三探測(cè)器，且第三激光調(diào)整端與第一激光調(diào)整端、第二激光調(diào)整端的光傳播裝置結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別在于第三光路在第三衰減區(qū)的光程與第一光路在第一衰減區(qū)的光程、第二光路在第二衰減區(qū)的光程各不相同，分束器產(chǎn)生的第三光路再經(jīng)過(guò)第三反射區(qū)反射后按原路返回至第三定向耦合器，第三定向耦合器將反射后的第三光路傳輸至第三探測(cè)器，第三探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后發(fā)送至數(shù)據(jù)處理部分，其計(jì)算方法依然采用差分計(jì)算方法之后再求平均值，能夠更有效的提高測(cè)量精度。

整個(gè)反射式光纖粉塵濃度測(cè)量系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量粉塵濃度的基礎(chǔ)上，運(yùn)用分束器將一束激光平均分為兩束，將兩束光分別射入光程不相等的衰減區(qū)進(jìn)行衰減測(cè)量，利用反射區(qū)將激光按原路返回，通過(guò)定向耦合器部分將反射后的激光定向傳輸至信號(hào)轉(zhuǎn)換部分，信號(hào)轉(zhuǎn)換部分將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將電信號(hào)輸入至數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行計(jì)算，最終得出待測(cè)氣體的粉塵濃度。由于本方案中除第一衰減區(qū)與第二衰減區(qū)的光程不相等以外，其他測(cè)量環(huán)境完全相同，所以在后續(xù)的差分計(jì)算中利用光程差算出激光衰減系數(shù)，將所有的誤差做差消除，所得的計(jì)算值準(zhǔn)確度更高。

以上借助具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做了進(jìn)一步描述，但是應(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說(shuō)明書(shū)后對(duì)上述實(shí)施例做出的各種修改，都屬于本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍。