一种激光散射检测颗粒物的气幕保护装置的制作方法

本发明涉及环境监测领域，包括油烟监测，扬尘监测，烟尘监测等，尤其涉及一种激光散射检测颗粒物的气幕保护装置。

背景技术：

现有的扬尘测量设备，通常采用以激光传感器为核心的设备，待测量气体进入激光传感器，由激光器发出激光穿过采样气体，气体中的粉尘经过激光焦点或平行光线附近发生散射现象，由激光器对面的光敏管接收光强，产生电信号，再经过放大电路和cpu处理，得到可以读取的信号进行输出，获得测量值。如果没有作好防护(保护吹气)措施，会非常容易使激光器中的光学元件接触悬浮物，当污染物落在镜片表面，将会从激光束吸收能量，一方面降低激光器输出功率，使激光器加工能力急剧下降；另一方面产生热量，时间稍长就会导致镜片本身和表面的光学膜层损坏。

现有专利cn208408890u公开了一种激光工作头气幕保护装置，包括内喷头和外喷头，所述内喷头与外喷头过盈配合，所述内喷头与激光工作头连接，所述外喷头上设有气体入口，所述气体入口与空压机通过气管相连，所述内喷头与外喷头之间设有一环形腔，所述环形腔与气体入口连通，环形腔上设有气体出口，所述气体出口包括设置在内喷头上的出气孔以及环形腔底部的环形出气口，所述环形出气口由内喷头与外喷头底部连接处留有的间隙形成。现有专利cn105397287a公开了一种二氧化碳激光钻孔机的除尘装置，包括：密封围设在激光器和工作台外围的罩壳；安装在所述罩壳顶板和底板上使得所述罩壳内的空气形成紊流状态的第一送风单元；安装在所述罩壳侧壁上用于向所述激光器的透镜喷射气幕的第二送风单元；以及安装在所述罩壳外部用于将所述罩壳内加工留下的烟雾和碎屑吸出的排风单元；其中，所述第一送风单元和所述排风单元与所述罩壳的中空腔连通，所述排风单元设置在所述罩壳的下部。

综上，现有的气幕保护方案都是在镜片前形成一个狭小的0.2-0.4mm的小缝，一方面，气体经过狭缝中吹出后形成的气幕是一个面。这种气幕结构只能被动的保护镜片，不能实现主动清洁镜片，以及阻止颗粒物进入激光气室；另一方面，这种狭缝结构使得加工及安装精度要求极高，一旦出现偏差，会影响后续的检测精度。因此现需要一种激光散射检测颗粒物的气幕保护装置，以改善现有技术中的缺陷。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中问题，本发明提供一种激光散射检测颗粒物的气幕保护装置，结构简单，节省零件成本，装配操作简单，提高装配质量，延长了保护镜片的维护清洁的周期，节省检测仪器的运营成本。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种激光散射检测颗粒物的气幕保护装置，包括

气室，其上设置样气进口和样气出口；

激光器，其位于所述气室的一侧；

接收器，其位于所述气室的另一侧；

其中，所述激光器和所述接收器均依次通过保护镜、气幕室与所述气室连接；所述气幕室为锥形气幕室，所述气幕室外设置进气口，从所述进气口进入的气体在所述气幕室内形成运动方向相反的两种旋转气幕。

在本发明的一些实施例中，所述进气口和所述气幕室内壁上进气口的切线之间夹角为钝角。

在本发明的一些实施例中，所述钝角范围为100-120°。

在本发明的一些实施例中，在靠近所述气室的方向，所述气幕腔的横截面的面积逐渐减小。

在本发明的一些实施例中，所述进气口与所述气幕腔的内壁相切。

在本发明的一些实施例中，所述两种旋转气幕包括向所述保护镜运动的清洁气幕和向所述气室运动的隔离气幕。

在本发明的一些实施例中，所述气幕保护装置中还包括气泵，该气泵设置在所述样气出口处，用于在所述气室内形成负压便于样气的排出。

在本发明的一些实施例中，所述气幕保护装置中还包括光陷阱，该光陷阱与所述激光器相对所述气室设置，所述光陷阱位于所述接收器的上方。

在本发明的一些实施例中，所述激光器的发光方向与所述接收器的感光方向的呈一夹角a，其中夹角a的范围是10°<a<20°。

本发明的工作原理为：

气幕室内充入具有一定气压的保护气，保护气经进气口进入气幕室形成两种运动方向的螺旋气流，即旋转气幕；在气泵负压的作用下，一部分是隔离气幕，直接朝着气室螺旋运动以阻止样气进入气幕室；另一部分是清洁气幕，反向朝保护镜片螺旋移动，对其产生清洁的功效；在到达保护镜片后，同样地在气泵负压的作用下，清洁气幕最终也会进入气室。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

一、本发明中采用锥形的气幕腔，保护气在气幕腔内形成两种运动方向的旋转气幕，既能有效隔离待测样气与保护气，同时旋转气流还可以清洁保护镜片，延长保护镜片的维护周期。

二、本发明中接收器与激光器并不设置在同一水平线上，而是呈一定夹角设置，发光方向与感光方向的焦点处位于待测样气的进气口与出气口的连线上，使得检测数据更加准确。

三、本发明中采用的气幕保护装置结构简单，节省零件成本，装配操作简单，能够有效提高装配质量，还能达到比之前方案更好的保护效果，延长了镜片的维护清洁的周期，节省检测仪器的运营成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中激光散射检测颗粒物的气幕保护装置的结构示意图。

图2为图1中a-a剖面示意图。

图3为图2中b-b剖面示意图。

图4为实施例1中所述第一气幕室内气流流向示意图。

图5为实施例1中激光散射检测颗粒物的气幕保护装置的结构轴侧示意图。

附图标记：1-激光器；2-气室；3-接收器；4-样气进口；5-样气出口；6-第一气幕室；61-第一接头；62-第一进气口；7-第二气幕室；71-第二接头；72-第二进气口；8-光陷阱；9-第一保护镜片；10-第二保护镜片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1

如图1和图2所示，一种激光散射检测颗粒物的气幕保护装置包括激光器1、气室2、接收器3、样气进口4、样气出口5、第一气幕室6、第二气幕室7、光陷阱8、第一保护镜片9和第二保护镜片10。

其中气室2的上表面和下表面分别设置样气进口4和样气出口5；样气出口5处设有气泵（图中未示出），该气泵用于在所述气室2内形成负压便于样气的排出。对于激光器1，其位于所述气室2的一侧；依次通过第一保护镜片9和第一气幕室6与所述气室2连接。对于接收器3，其位于所述气室2的另一侧；依次通过第二保护镜片10和第二气幕室7与所述气室2连接。所述气幕保护装置中还包括光陷阱8，该光陷阱8与所述激光器1相对所述气室2对称设置，所述光陷阱8位于所述接收器3的上方，也就是说光陷阱8和激光器1设置在同一水平线上，便于接收激光器1发出的激光。在该实施例中激光器1的发光方向与所述接收器3的感光方向的呈一夹角a，其中夹角a为15°；发光方向与感光方向的焦点处位于样气进口4与样气出口5的连线上，使得检测数据更加准确，如图5所示。

对于第一气幕室6和第二气幕室7，两者的结构与组成部件完全相同。第一气幕室6外设有第一接头61、第一进气口62；所述第一接头61与第一进气口62相接，如图3所示，第一进气口62和第一气幕室6内壁上进气口处的切线之间夹角为钝角。在靠近气室2的方向，第一气幕室6的横截面的面积逐渐减小，即形成锥形气幕室。第一进气口62与第一气幕室6的内壁相切。在保护气接入第一接头61后，由第一进气口62进入第一气幕室6，充入第一气幕室6的保护气具有一定的气压，可保证保护气在第一气幕室6中分为两种运动方向的立体旋转动态气幕；如图4所示，一种是顺时针旋转着向第一保护镜片9移动的清洁气幕，螺旋运动的清洁气幕可以有效的清洁第一保护镜片9；另一种是顺时针旋转着向气室2移动的隔离气幕，可以避免样气进入第一气幕室6；在气泵的作用下，清洁气幕在到达第一保护镜片9之后同样地以螺旋气幕的运动形态进入气室2。在接收器3的一侧，第二气幕室7的结构和安装位置与第一气幕室6相同；同样地，第二气幕室7外设有第二接头71和第二进气口72；第二接头71与第二进气口72相接；第二进气口72和第二气幕室7内壁上进气口处的切线之间夹角为钝角。在靠近气室2的方向，第二气幕室7的横截面的面积逐渐减小，即形成锥形气幕室。第二进气口72与第二气幕室7的内壁相切。在保护气接入第二接头71后，由第二进气口72进入第二气幕室7，充入第二气幕室7的保护气具有一定的气压，可保证保护气在第二气幕室7中形成的两个螺旋气流；一个螺旋气流可对第二保护镜片10进行实时清洁，延长保护镜片的维护周期；另一个螺旋气流向气室2移动，阻止样气进入第二气幕室7从而避免了对第二保护镜片10和接收器3的污染。

本发明的工作原理为：

当气泵启动，样气进入样气进口4后，在第一接头61和第二接头71内通入具有一定气压的保护气，保护气经第一进气口62和第二进气口72进入第一气幕室6和第二气幕室7，因为各个气幕室的内壁是锥形的且各个进气口分别与气幕室内壁上进气口处的切线之间夹角为钝角，本实施例优选100-120°，可确保两个方向的旋转气流均具有一定的强度，两个相反方向的气流在气幕室内旋转运动，形成立体旋转气幕，一部分是隔离气幕，在气泵负压的作用下，直接朝着气室2螺旋运动以阻止样气进入第一气幕室6和第二气幕室7；另一部分是清洁气幕，反向朝第一保护镜片9和第二保护镜片10螺旋移动，对其产生清洁的功效；在到达各个保护镜片后，同样地在气泵负压的作用下，清洁气幕最终也会进入气室2。本发明中采用的气幕保护装置结构简单，节省零件成本，装配操作简单，能够有效提高装配质量，还能达到比之前方案更好的保护效果，延长了镜片的维护清洁的周期，节省检测仪器的运营成本。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。