[发明专利]一种颗粒物全光路校准的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种颗粒物全光路校准的测量装置及方法，该测量装置包括测量腔体和出光部件；测量腔体内设有光阱、光纤、凹面镜、窗口片、进气端和出气端；出光部件通过连接杆安装在设置窗口片一侧的测量腔体的外侧面；出光部件包括准直镜座、激光器和变焦部件；准直镜座上安装有准直透镜；激光器安装在变焦部件上；变焦部件与准直镜座活动连接，即准直透镜与激光器的距离可调整，实现了光束大小的调试。本发明设有变焦部件，通过调整变焦部件的位置，调整激光器和透镜的距离使得光束变大，进入量程校准状态，此时光束照射到进气端产生量校光源，实现全光路量程校准。

技术领域

本发明属于环保检测设备技术领域，具体涉及了一种颗粒物全光路校准的测量装置及方法。

背景技术

在现代化的工业社会中，随着世界经济的发展和产业结构的调整转型，工业锅炉、电厂锅炉及工业窑炉等污染源所造成的环境污染问题愈加突出，各国都对此进行了深入研究并加以控制。随着国内“超低排放”改造的实施，国内污染源烟尘排放呈现低浓度、高湿度复合工况，在线监测难度较大。现有的主流在线监测产品采用高温抽取采样和光散射测量方案，取样后的高湿烟尘进行高温气化预处理，以消除液滴对光散射测量的影响，最后利用激光前散射法测量颗粒物浓度。为了实现较好的气化效果，现有方案需要对散射腔体进行加热或者保温处理，如何隔离激光器、探测器和高温的散射腔体成了一个困难的问题。另外HJ75-2017标准要求，对于光学法颗粒物CEMS，校准时需对实际测量光路进行全光路校准，确保发射光先经过出射镜片，再经过实际测量光路，到校准部件后，再经过入射镜片到达接受单元，不得只对激光发射器和接收器进行校准。如何实现全光路量程校准也是一个设计难点。

中国实用新型专利CN205157386U公布了一种激光前散射颗粒物测量装置，测量气室的两端安装隔热块，可以检测超低浓度的烟尘，同时颗粒物的测量在密闭的空间。该专利的缺点是测量气室部分难以进行有效高温加热，测量单元容易受到温度影响造成信号漂移。

中国实用新型专利CN201621283473.8公布了一种烟粉尘粒子浓度监测仪，通过光纤导光，解决了高温对探测器的影响。该专利的缺点是光纤传输存在能量损耗，且光信号准直过程也存在较大信号损耗。也有通过等比例稀释以降低烟气露点，降低了散射腔体的加热温度的专利，此类方法同样存在降低的检测精度等缺点。

中国实用新型CN201320570066.5公布了一种改变光发射及光反射路径的装置，光线通过该装置中的道威棱镜使仪器发射出的激光经过两次折射改变了原有的光路，系统由后散射改变为前散射光路。该装置无法应用于抽取式高温加热场景，也没有光路校准方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供了一种颗粒物全光路校准的测量装置及方法。本发明设置变焦部件，通过调整变焦部件的位置，调整激光器和透镜的距离使得光束变大，进入量程校准状态，此时光束照射到进气端产生量校光源，实现全光路量程校准。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种颗粒物全光路校准的测量装置，包括测量腔体和出光部件；所述测量腔体内设有光阱、光纤、凹面镜、窗口片、进气端和出气端；所述测量腔体内部中央位置为测量区；所述光阱和所述窗口片、所述光纤和所述凹面镜、所述进气端和所述出气端分别两两相相应安装在测量区的六个侧面位置；所述出光部件通过连接杆安装在设置窗口片一侧的测量腔体的外侧面；所述出光部件包括准直镜座、激光器和变焦部件；所述准直镜座上安装有准直透镜；所述激光器安装在变焦部件上；所述变焦部件与准直镜座活动连接，即准直透镜与激光器的距离可调整，实现了光束大小的调试。

本发明的光纤外接光电探测器。烟尘样气被抽入测量腔体内，烟尘在颗粒物测量区被光束照射，产生前向散射光，由所述的光纤导光到光电探测器，获得烟尘光信号。

本发明进一步说明，所述进气端和测量腔体之间设置有环形狭缝；所述环形狭缝内通入鞘气，实现测量腔体、凹面镜和光纤端面的气幕保护。