[实用新型]一种双光路粉尘浓度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及粉尘浓度测量领域，尤其涉及一种双光路粉尘浓度测量装置。

背景技术

粉尘浓度的测量方法主要包括光学分析法与非光学分析法，非光学分析法由于检测设备响应速度慢、处理复杂，难以对粉尘浓度进行实时监测。例如现有的化学反应式粉尘浓度传感器，需要对空气粉尘进行采集处理，具有测量时延差，无法进行实时测量。而电式粉尘浓度测量装置安全性较差，当矿井粉尘浓度过高时，轻微的电火花会引发矿井爆炸的风险。

基于光学分析的粉尘浓度测量技术具有探测灵敏度高、选择性强、响应速度快等特点，适合现场实时监测，且成本较低，是以后粉尘浓度测量的理想方法。但是现有的手持粉尘浓度测量装置必须要求操作人员在现场进行测量，而在类似于煤矿矿井等粉尘浓度偏高的环境中，操作人员在测量时必须做好防尘措施，不然会损伤呼吸道，影响健康。另外，由于测量仪器位于高粉尘区域，长时间使用后仪器表面或仪器内必定粉尘沉积，会影响测量精度。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种双光路粉尘浓度测量装置，利用光纤实现了光信号的远距离传输，通过双光路测量和差分计算的方法将测量误差消除，不仅实现了远程测量，还提高了测量精度。

本实用新型提供的一种双光路粉尘浓度测量装置，包括光源部分、激光传输部分、测量部分、信号转换部分，光源部分发射激光，并由激光传输部分将激光传输至测量部分，激光在测量部分完成测量后传输回激光传输部分，激光传输部分将测量后的激光传输至信号转换部分，信号转换部分将光信号转化为电信号，其中测量部分包括第一测量区、第二测量区，第一测量区、第二测量区均与激光传输部分连接；光源部分产生两束激光，分别对第一测量区与第二测量区进行测量；激光传输部分包括第一定向耦合器、第二定向耦合器、第三定向耦合器、第四定向耦合器；第一定向耦合器与第三定向耦合器通过光纤连接，第二定向耦合器与第四定向耦合器通过光纤连接，第三定向耦合器与第一测量区连接，第四定向耦合器与第二测量区连接；激光经第一定向耦合器、第三定向耦合器依次传输到第一测量区进行测量；激光经第二定向耦合器、第四定向耦合器依次传输到第二测量区进行测量；第三定向耦合器与第四定向耦合器位于测量现场，第一定向耦合器与第二定向耦合器远离测量现场。

进一步的，第一测量区包括第一发射端、第一衰减区与第一接收端，第二测量区包括第二发射端、第二衰减区与第二接收端，其中第一衰减区位于第一发射端与第一接收端之间，第二衰减区位于第二发射端与第二接收端之间，第一衰减区与第二衰减区内为含有粉尘的待测气体；激光在第一衰减区内的光程小于激光在第二衰减区内的光程；测量部分位于测量现场，光源部分与信号转换部分远离测量部分。

进一步的，光源部分包括激光器与分束器，其中激光器发射激光并将激光输送至分束器，分束器将激光分为第一光路与第二光路；第一光路输送至第一定向耦合器，并经第三定向耦合器输送至第一测量区进行测量；第二光路输送至第二定向耦合器，并经第四定向耦合器输送至第二测量区进行测量。

进一步的，第一发射端包括第一准直器，第一接收端包括第一反向准直器，第二发射端包括第二准直器，第二接收端包括第二反向准直器，其中第一准直器和第一反向准直器均与第三定向耦合器连接，第二准直器和第二反向准直器均与第四定向耦合器连接；第一光路经第一准直器扩束后进入第一衰减区，第一光路通过第一衰减区的衰减后照射入第一反向准直器，第一光路由第一反向准直器缩束以后传输至第三定向耦合器；第二光路经第二准直器扩束后进入第二衰减区，第二光路通过第二衰减区的衰减后照射入第二反向准直器，第二光路由第二反向准直器缩束以后传输至第四定向耦合器。

进一步的，信号转换部分包括第一光电探测器与第二光电探测器，其中：第一定向耦合器与第一光电探测器连接，第二定向耦合器与第二光电探测器连接；完成测量后的第一光路从第三定向耦合器输出，通过光纤传输至第一定向耦合器，再经第一定向耦合器传输至第一光电探测器；完成测量后的第二光路从第四定向耦合器输出，通过光纤传输至第二定向耦合器，再经第二定向耦合器传输至第二光电探测器。

进一步的，信号转换部分还包括第一扩束器与第二扩束器，其中第一扩束器安装在第一定向耦合器与第一光电探测器之间，第二扩束器安装在第二定向耦合器与第二光电探测器之间；完成测量后的第一光路从第一定向耦合器传出后经第一扩束器扩束，再传输至第一光电探测器；完成测量后的第二光路从第二定向耦合器传出后经第二扩束器扩束，再传输至第二光电探测器。