专利名称：旋转烟尘测量窗的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及烟尘浓度在线测量，是水泥制造中监测烟尘污染排放中极其重要的一项技术。属于环境保护烟尘监测的技术领域。
背景技术：
用光电方法测量烟尘浓度是在线测量水泥制造中排放的烟尘浓度主要方式，其优点是非接触，性能可靠，便于使用，价格便宜，其应用日渐广泛。其主要缺点是长期测量中窗口会逐渐被烟尘污染，而污染后会严重影响测量的准确性。这些光电装置在污染排放监测系统中，需要常年不间断使用，而且大部分装在排出烟尘的烟囱出口附近，离地面很高，用人工定期清扫相当不容易。现通用维护的处理方法是用气体吹扫保护窗口以减少与被测烟尘接触和加热窗口来减少粘附两种方式。这不能根本消除窗口污染的影响，只能是减缓污染的速度而已。
专利申请94108036.6的方法是通过光纤采用单光程、双光束而且收、发分置的双端系统结构，在收发两端之间跨接光缆，对参考光进行耦合传输，实现相关测量，而且光纤耦合头的前部加装半封闭防尘套筒，保证相关测量的准确性。其问题是在窗口玻璃的非测量部分用分光法补偿测量误差，当窗口玻璃实际的测量部分和补偿部分污染程度相差较大时，这样的补偿有时可能产生较大的误差。专利申请02153726.7的方法是通过发射光单元分光为测试光纤光路和校准光纤光路，再通过校准/测试光路转换器的切换使测试光纤光路或校准光纤光路分时射向光学接收器，从而实现了单发射器、单光双束切换(测试/校准)、单接收器的技术方案，使系统实现在线连续自动校准的功能，从而有效的补偿由于现场器件漂移产生的系统误差。其缺点是窗口玻璃污染时没有得到测量补偿。
本实用新型的目的是设计一种旋转烟尘测量窗，用于检测烟道里的烟尘浓度，由旋转窗口玻璃系统，分光补偿测量系统组成，用光电方法测量烟尘浓度，同时旋转窗口玻璃，避免了以上现有方法的缺点，既能对窗口污染进行清洗，又能减少测量误差，根除了窗口污染对测量的影响。
发明内容
本实用新型的技术目的是这样实现的我们专门设计了一种旋转烟尘测量窗，用于检测烟道里的烟尘浓度，由旋转窗口玻璃系统，分光补偿测量系统组成。旋转电机来旋转窗口玻璃，它们组成了旋转窗口玻璃系统，用光电方法测量烟尘浓度，并采用分光补偿测量系统配合旋转窗口玻璃系统进行烟尘检测误差补偿，测量时可以同时测出光源发出的光经分光镜和调制器分为两束光分别到达检测器的光强值。前一束光强是通过测量区的旋转窗口玻璃和被测烟尘到达检测器的光强测量值I，另一束光强是分光后通过前测量区的旋转窗口玻璃垂直下方对应的旋转窗口玻璃处到达检测器的光强测量值I0。I0即为包含窗口玻璃污染衰减在内的初始光强。我们有朗伯比耳定律公式II0=exp(-ckl)]]>式中c为烟尘浓度，l为测量光纤的光程长，k为标定常数。通过公式可以计算出准确的烟尘浓度。该技术方案可以根除窗口污染对测量的影响。
图1是本旋转烟尘测量窗安装在被测烟道的结构和作用示意图。
图中1、窗口玻璃，2、旋转电机，3、分光镜，4、反射镜，5、烟道的测量窗口，6、光源，7、检测器，8、传输光纤，9、被测的烟道壁，10、调制器，11、被测烟道。
窗口玻璃中心与旋转电机轴的减速齿轮直接相接，当旋转电机工作时，即带动窗口玻璃随之旋转，它们组成旋转窗口玻璃系统。分光镜(3)后接有调制器(10)，调制器(10)直角垂直向下安装反射镜(4)，正对反射镜(4)的窗口玻璃后安装传输光纤(8)，传输光纤(8)在被测的烟道壁(9)外绕至被测烟道(11)的对面一侧，对面的窗口玻璃(1)后安装反射镜(4)，直角垂直向上在光源通过的烟道正对面的位置安装分光镜(3)，在分光镜和光源(6)光线重合的光路上安装检测器(7)。它们组成分光补偿测量系统。
窗口玻璃其中的一部分处于测量区域中，可按常规清扫气流方式保护。
具体实施方式
工作时使用旋转电机(2)直接旋转窗口玻璃(1)。光源(6)发出的光经分光镜(3)和调制器(10)分为两束光，一束光方向不变，沿原方向穿过窗口玻璃(1)，穿过被测烟道的测量窗口(5)和被测烟道(11)，再穿过被测烟道(11)对面一侧的旋转窗口玻璃(1)，经旋转窗口玻璃(1)后的分光镜到达检测器(7)；经分光镜(3)和调制器(10)分光后的另一束光，则与前一束光成直角垂直向下经反射镜(4)反射穿过旋转窗口玻璃(1)，经由传输光纤(8)在被测的烟道壁(9)外绕至被测烟道(11)的对面一侧，这束光再穿过置于被测烟道(11)外侧的旋转窗口玻璃(1)，经旋转窗口玻璃后的反射镜(4)到达外侧的分光镜(3)，通过此分光镜到达检测器(7)。
工作时窗口玻璃旋转，每次都可以通过分光补偿系统将光源分成两束光，再通过调制器分时送入检测器测量，交替测得含窗口污染衰减的初始光强I0和包括窗口污染衰减和被测烟尘浓度的测量值I。代入公式就求出准确的烟尘浓度。这样不管窗口污染到何种程度，经公式计算均可得到有效的补偿，不会产生误差。
本实用新型结构不一定局限于加调制解调方式，测量系统可以不用调制解调而使用多单元集成光电元件接收分光信号。而光源也可以采用半导体激光管集成的后向发射光进行光强检测。
此外，由于窗口玻璃可以旋转，则旋出测量区的窗口玻璃可以在清扫装置的机械作用下得到较清洁的表面，使得窗口玻璃污染不会集聚到危害测量系统正常运行的程度。
权利要求1.一种旋转烟尘测量窗，用于检测烟道里的烟尘浓度，由旋转窗口玻璃系统，分光补偿测量系统组成，其特征是窗口玻璃(1)中心与旋转电机(2)轴的减速齿轮直接相接，它们组成旋转窗口玻璃系统，分光镜(3)后接有调制器(10)，调制器(10)直角垂直向下安装反射镜(4)，正对反射镜(4)的窗口玻璃后安装传输光纤(8)，传输光纤(8)在被测的烟道壁(9)外绕至被测烟道(11)的对面一侧，对面的窗口玻璃(1)后安装反射镜(4)，直角垂直向上在光源通过的烟道正对面的位置安装分光镜(3)，在分光镜和光源(6)光线重合的光路上安装检测器(7)，它们组成分光补偿测量系统。
2.由权利要求1所述的旋转烟尘测量窗，其特征是测量系统可以是多单元集成光电元件。
专利摘要本实用新型涉及的是设计一种旋转烟尘测量窗，该技术领域为光电子技术在连续监测烟尘浓度上的应用。主要是设计旋转电机旋转窗口玻璃，它们组成了旋转窗口玻璃系统，用光电方法测量烟尘浓度，采用分光补偿系统配合旋转窗口玻璃系统进行烟尘检测的误差补偿，可以根除窗口污染对测量的影响。其原理先进，国内首创、使用方便、可靠性高、便于替换和维修。
文档编号G01N21/17GK2881603SQ20052007383
公开日2007年3月21日 申请日期2005年7月25日 优先权日2005年7月25日
发明者简淼夫 申请人:南京工业大学