[发明专利]用于测量介质中颗粒的特性的方法和用于测量烟道气中颗粒的特性的装置

说明书

本发明涉及一种用于通过测量被引导穿过介质的光线的散射来确定介质中颗粒特性的方法。光线（2）可以不止一次地被引导穿过散射区（4）。使用相同的传感器（6）测量散射的（5）和未散射的光两者。本发明还涉及一种用于测量诸如烟道气之类的介质中的颗粒的特性的测量装置。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的方法、根据权利要求9的前序部分所述的测量装置和根据权利要求15的前序部分所述的测量管道。本发明还涉及根据权利要求16的前序部分所述的用于测量颗粒的浓度特征的方法。

背景技术

根据本发明的方法的领域是关于诸如气体或液体的介质中的颗粒的特性的研究。根据本发明的装置的领域是关于包含在气体（诸如烟道气）中的颗粒（其作为固体颗粒）的特性的研究。根据本发明的装置还适合于研究相对清洁的气体（诸如洁净室空气和职业性空气）的颗粒的特性。

气体和液体中的颗粒的特性通常通过观察光线穿过介质行进时的散射来测量。在研究烟道气时，测量装置通常位于烟道中，因此颗粒经过测量区，该测量区容易引发偏移并且因此可能导致不准确的测量。当形成光线时，通常使用激光器作为光源。

问题是由烟道气中的湿气和杂质对测量装置的污染引起的。对光学元件的污染引起光强度的变化。由于污染，需要补偿来实现正确的测量结果。已经进行尝试来防止光学元件的污染，其方式为：将光线经开口导向烟道气并远离烟道气，从该开口吹出的诸如空气的清洁气体沿远离光学元件的方向流动并且因此防止烟道气接触元件。这种布置危及测量的准确性，这是因为所吹的清洁气体稀释了烟道气并导致由净化的空气、烟道气层和温度梯度引起的不期望的折射。

激光器产生单色光，其散射角取决于光的波长。由激光器产生的光的波长取决于温度。此外，由激光器产生的光的强度取决于光源和电子器件的温度。因此需要温度补偿。由激光器产生的单色光的散射角和强度随着颗粒尺寸的改变而改变。散射光的波长和光强都取决于尺寸和颜色，以及因此取决于颗粒的反射率。

已知通过使用发射若干波长的光源（例如发射白光的LED（发光二极管）光源）作为光源来研究介质中包含的颗粒。由于由光源发射的光包含若干波长，所以由颗粒散射的光的波长将不会显著地依赖于颗粒的尺寸。

根据上述物理现象，因此可以基于从介质中的颗粒散射的光的强度、散射角和波长来测量、确定和计算各种数据。例如，可确定颗粒的浓度、颗粒的尺寸和颗粒的数量。

传统的颗粒测量装置是大且重的，其位于烟道中并使用激光器作为光源。它需要通道以用于进行维护和清洁。此技术以专利公开US 4,024,407为代表。

EP 1969997和EP 0768521公开了基于光吸收的测量方法和用于气体测量的装置。该文档还公开了延长光路以增强吸收和防止散射光进入吸收传感器的方式。

已知将测量装置放置在与实际烟道平行的小尺寸烟道、测量管道中。位于测量管道中的传统测量装置需要围绕它的测量室，该测量室显著地宽于测量管道的典型管道尺寸。试图在测量室中布置与实际烟道中的烟道气流相对应的烟道气流。

准确而可靠的测量结果不仅需要测量散射光，而且需要测量未散射光。 例如，为了校准测量装置和监视测量装置的光学元件的污染，需要测量未散射光。

发明内容

本发明的目的是消除与现有技术有关的至少一部分问题并提供一种方法，借助于该方法可以研究介质中包含的颗粒的特性。

本发明的另一个目的是创造一种小尺寸的测量装置，其适合于研究从烟道气到洁净室的宽浓度范围的颗粒。

上述目的可以通过将用于测量的光线布置成沿偏离直线的路径行进来实现，按照这样的方式使得光线被垂直地引导穿过在散射区中的正被研究的介质。如果介质中存在颗粒，则部分光将散射。使用传感器测量以选定角度散射的光的强度。