[实用新型]多源层析激光测量烟气、颗粒浓度和温度分布的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种烟气浓度、温度和颗粒物浓度分布的测量装置。更具体地说，本实用新型涉及利用多源层析成像技术同时重建烟气浓度、颗粒浓度和温度分布的测量装置。

背景技术

大气污染大部分来源于能源、电力、化工、冶金、纺织、制药、垃圾焚烧等各种工业过程在化学反应时产生的各种烟气，这些烟气含有大量的对人体有害的颗粒和气态物质，必须对其排放量进行严格控制。因此，烟气在线动态测量对环境保护和污染控制具有重要的意义。

传统的烟气测量装置，如利用化学发光原理或热导式的烟气测试仪，需要对烟气进行取样，无法实现对过程中的烟气进行在线实时测量的要求。因此，采用光学的、非接触式的方法进行烟气的测量，从而实现对污染物的监测和对生成过程进行控制，是燃烧测试领域研究的难点和热点。九十年代后，由于光信息技术的迅猛发展，一些关键元器件如半导体激光器和光纤元件发展迅速，性能大大提高，价格大幅下降。室温工作、长寿命、单模特性和较宽波长调谐范围的半导体激光器可从商业渠道获得，并且一些高灵敏度的光谱技术也逐渐成熟，可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable diode laser absorption spectroscopy)开始被较多地应用于科学和工程研究。半导体激光器发射出“窄线宽”的特定波长的激光束穿过被测烟气时，被测烟气对激光束进行吸收导致激光强度产生衰减，激光强度的衰减与被测烟气和颗粒含量成正比，因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测介质的浓度和温度信息。

目前的测量大都在单一光路上进行，只能获得某个位置或者单一光路中的烟气浓度、颗粒浓度和温度，无法了解在烟道截面上的分布情况，且测量的实时性不高。随着在计算机断层成像技术(Computed Tomography)在医学诊断和工业无损探测领域中的大量广泛应用，使得利用光学技术重建烟道内的烟气浓度、颗粒浓度和温度分布成为了可能，通过对被测物体进行多源多方向投影，利用其在不同角度得到的投影值来实现对于被测物体内部结构的重建。目前，这方面的测量装置还未见报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种利用多源层析成像技术同时重建烟气浓度、温度和颗粒物浓度分布的测量装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的。

一种多源层析激光测量烟气、颗粒浓度和温度分布的装置，包括依次连接的信号发生器、激光源和光纤分路器，还包括设于均匀布置在烟道出口一侧180°范围内的若干旋转台，旋转台上设置光纤准直器和光电探测器，烟道出口另一侧对应设置反射镜；旋转台与旋转台控制器相连，光纤分路器和光电探测器分别通过信号线与计算机连接。

作为一种改进，所述光纤准直器与光电探测器同轴固定安装在旋转台上，轴线为旋转台的旋转中心轴线，旋转台与烟道的横截面平行。

作为进一步改进，所述旋转台为电动旋转台。

作为进一步改进，所述反射镜为镀膜柱面反射镜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)使用本实用新型的测量装置，可调谐激光分别扫描的颗粒和烟气影响区域，烟气和颗粒的测量互不干扰；

(2)通过布置多组数据发射和接收单元，同时重建烟气、颗粒浓度和温度在断面的分布，通过测量断面沿烟道轴向方向移动，实现三维重建；

(3)使用本实用新型的测量装置，断面场参数测量时间短(<100ms)，可以真实准确的反映出在燃烧过程中的动态变化；

(4)通过增加或者更换激光二极管，可以对烟气中各种不同的组份(如O₂，H₂O，CO，CO₂，NO，NO₂，NH₃，HF，H₂S和CH₄等)进行测量，具有较大的灵活性，并且在近红外的激光二极管价格较为便宜，测量成本较低。

附图说明

图1为本实用新型中测量系统的结构示意图；

图2为本实用新型中单组测量单元的布置图；

附图标记为：1 信号发生器；2 激光源；3 光纤分路器；4 旋转台；5 光纤准直器；6 光电探测器；7 旋转台控制器；8 反射镜；9 烟道；10 计算机

具体实施方式

参考附图，下面将对本实用新型进行详细描述。