一种精度高的激光前散射式烟尘仪的制作方法

1.本实用新型涉及烟尘检测技术领域，具体涉及一种精度高的激光前散射式烟尘仪。


背景技术：

2.目前颗粒物测量装置一般采用对穿式或者激光后向散射的原理进行测量，现存以下不足：
3.(1)在烟尘颗粒物数量极少的状况下上述方式很难做到精确检测；
4.(2)对穿式烟尘仪安装时需对准调试，繁琐复杂且后期维护工作量很大；
5.(3)上述方式需要测量人员经常擦拭激光镜片，防止激光镜片上的灰尘影响测量结果。
6.为解决上述技术问题本实用新型公开了一种维护简单、可自动清理激光镜片的精度高的激光前散射式烟尘仪。


技术实现要素：

7.为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种精度高的激光前散射式烟尘仪。
8.本实用新型的技术方案为：
9.本实用新型提供了一种精度高的激光前散射式烟尘仪，包括核心模块、连接模块、检测模块，所述核心模块包括带有激光发射孔的核心外壳、设置在所述激光发射孔上的第一镜片和设置在所述核心外壳内的激光发射器、激光接收装置、与所述激光发射器、激光接收装置相连的控制系统、设置在所述激光发射器前方的分光子模块、设置在所述分光子模块前方的且与所述激光发射孔同轴的快门子模块。
10.所述连接模块包括底部带有大开口且顶部带有连接孔、激光测量孔的连接外壳、设置在所述连接孔上的连接管、石英光纤、风管，所述连接外壳的底部设置在所述核心外壳上，所述连接外壳的侧壁上对称设置有入风口、观察口。所述检测模块包括设置在所述连接管上且带有激光收集孔的检测外壳、设置在所述激光收集孔上的第二镜片和设置在所述检测外壳内的吸光器、激光接收头。
11.所述激光发射孔、激光测量孔、激光收集孔同轴，所述激光接收头的轴线与所述激光收集孔的轴线之间的角度小于90度。所述石英光纤一端与所述激光接收装置相连，另一端与所述激光接收头相连。所述风管设置有入口端、第一、第二出口端，所述入口端与所述入风口相连，所述第一出口端对准所述第一镜片，所述第二出口端设置在所述连接管上且对准所述第二镜片。
12.进一步，所述分光子模块包括半反射镜、反射镜。
13.进一步，所述快门子模块包括伺服电机、带有若干通光孔的圆形遮光板。
14.进一步，所述通光孔的数量为3个，所述通光孔的圆心设置在同一圆周上，相邻两
个通光孔之间的角度为120度。
15.进一步，所述连接外壳上设置有法兰。
16.进一步，所述第二出口端上设置有防尘网。
17.进一步，还包括控制柜，所述控制柜内设置有风机、plc控制器。
18.进一步，所述控制系统包括单片机、液晶lcd、若干控制按钮。
19.本实用新型所达到的有益效果为：
20.本实用新型通过分光子模块将激光均分成测量光路、校准光路，又通过快门子模块控制两条光路的照射。工作时，快门子模块先只让校准光路通过照射在激光接收头上，进行光源校准；然后遮挡校准光路并让测量光路通过，激光接收头收集散射光，进而计算出烟尘颗粒浓度；最后再次只让校准光路通过，根据两次光源校准的结果对烟尘颗粒浓度的测量结果进行修正。这样采用校准
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测量
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校准
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修正的测量方式，可以在微量颗粒物的情况下得到精确的结果，避免了光源功率变化及其他外界环境变化所引起的测量误差，为保护环境提供了精确的数据支持。
21.此外本实用新型通过风机、风管可自动对第一、第二镜片上的灰尘进行清理，防止灰尘堆积，降低本实用新型的测量精度，同时也低了后期维护成本，只要一次安装便可长久使用。
附图说明
22.图1是本实用新型整体结构示意图，图中虚线代表光线。
23.图2是图1中a
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a剖视图。
24.图3是本实用新型右视图。
25.图4是遮光板主视图。
26.图5是本实用新型使用状态图。
27.图中，100、核心外壳；101、第一镜片；110、激光发射器；120、激光接收装置；130、半反射镜；131、反射镜；140、伺服电机；141、遮光板；142、通光孔；150、单片机；151、液晶lcd；152、控制按钮；200、连接外壳；201、入风口；202、观察口；203、激光测量孔；210、法兰；220、连接管；230、石英光纤；240、风管；241、第一出口端；242、第二出口端；300、检测外壳；301、第二镜片；310、吸光器；320、激光接收头；400、控制柜。
具体实施方式
28.为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
29.如图1～5所示，本实用新型提供了一种精度高的激光前散射式烟尘仪，包括核心模块、连接模块、检测模块，所述核心模块包括带有激光发射孔的核心外壳100、设置在所述激光发射孔上的第一镜片101和设置在所述核心外壳100内的激光发射器110、激光接收装置120、与所述激光发射器110、激光接收装置120相连的控制系统、设置在所述激光发射器110前方的分光子模块、设置在所述分光子模块前方的且与所述激光发射孔同轴的快门子模块。所述激光发射器110采用650nm红色激光光源，所述激光接收装置120为红外光传感器，用来检测光的强度。
30.所述分光子模块包括半反射镜130、反射镜131，所述半反射镜130为电介质膜立方体半反射镜，所述半反射镜130的中心位于所述激光发射器110的轴线上，所述半反射镜130与所述激光发射器110的轴线之间的夹角为45
°
，所述反射镜131与所述半反射镜130平行。激光发射器110发出的激光照射在所述半反射镜130上，一半光线透过所述半反射镜130形成测量光路；另一半光线被反射到所述反射镜131上，又经过所述反射镜131的反射形成校准光路，所述校准光路与所述测量光路平行。
31.所述快门子模块包括伺服电机140、带有若干通光孔142的圆形遮光板141，所述伺服电机140与所述控制系统相连，所述遮光板141设置在所述伺服电机140的输出轴上。优选的，所述通光孔142的数量为3个，所述通光孔142的圆心设置在同一圆周上，相邻两个通光孔142之间的角度为120度。所述遮光板141在所述伺服电机140的带动下不断旋转，这样同一时间测量光路与校准光路只能有一个通过所述通光孔142。
32.所述连接模块包括底部带有大开口且顶部带有连接孔、激光测量孔203的连接外壳200、设置在所述连接孔上的连接管220、石英光纤230、风管240，所述连接外壳200上设置有法兰210，所述法兰210用来将本实用新型固定在某处测量点，如工厂的烟囱。所述连接外壳200的底部设置在所述核心外壳100上，所述连接外壳200的侧壁上对称设置有入风口201、观察口202，所述观察孔用来观察第一镜片101是否清理干净。所述检测模块包括设置在所述连接管220上且带有激光收集孔的检测外壳300、设置在所述激光收集孔上的第二镜片301和设置在所述检测外壳300内的吸光器310、激光接收头320，所述检测外壳300与所述连接外壳200之间形成检测区域，所述吸光器310的材质为铝合金。
33.所述激光发射孔、激光测量孔203、激光收集孔同轴，所述激光接收头320的轴线与所述激光收集孔的轴线之间的角度小于90度。所述石英光纤230一端与所述激光接收装置120相连，另一端与所述激光接收头320相连。所述风管240设置有入口端、第一、第二出口端242，所述入口端与所述入风口201相连，所述第一出口端241对准所述第一镜片101，所述第二出口端242设置在所述连接管220上且对准所述第二镜片301，所述第二出口端242设置有防尘网，防止烟尘颗粒进入所述风管240。
34.进一步，所述控制系统包括单片机150、液晶lcd151、若干控制按钮152。所述单片机150与所述液晶lcd151、控制按钮152、激光发射器110、激光接收装置120、伺服电机140相连，使用者可以通过控制按钮152设置本实用新型的检测精度、自动清理时间间隔等。所述单片机150的型号为：at89s52；所述液晶lcd151的型号为：jlx19264g
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p。
35.以上部分为测量装置本体，此外本实用新型还包括控制柜400，所述控制柜400内设置有风机、plc控制器，所述plc控制器可与若干个测量装置本体相连，测量装置本体收集到的信息汇总到所述plc控制器，所述plc控制器再将检测到的信息上传至服务器。所述plc控制器与所述风机相连，所述风机的出风口设置有电磁阀组，所述电磁阀组通过软管与所述入风口201相连，所述电磁阀组与所述plc控制器相连。其中，所述plc控制器的型号为：西门子plc1200。当第一、第二镜片301需要清理时，单片机150向plc控制器发送清理信号，plc控制器接收到信号后启动风机，控制电磁阀组接通相应软管。这样风机产生的风便通过软管进入风管240，最终从第一、第二出口端242喷出，吹掉第一、第二镜片301上的灰尘，达到清洁的目的。
36.具体的，本实用新型的控制方法为：
37.(1)将本实用新型安装到某个测量点，并通过法兰210固定；
38.(2)使用者通过控制系统设置本实用新型的初始参数，并启动；
39.(3)初始时，测量光路被遮光板141遮挡，校准光路通过通光孔142、第一镜片101、激光测量孔203、第二镜片301照射在所述激光接收头320上，校准光路被激光接收头320收集并通过石英光纤230传递给激光接收装置120，激光接收装置120将光信号转化为电信号发送给单片机150，这样单片机150便可得知校准光路全部照射在激光接收装置120时的强度；
40.(4)伺服电机140启动，遮光板141转动，校准光路被遮挡，测量光路通过通光孔142、第一镜片101、激光测量孔203、第二镜片301照射在所述吸光器310上，在测量光路途径检测区域的时候，会在空气中颗粒物的作用下发生散射，部分散射光会被激光接收头320接收并传递给激光接收装置120；空气中颗粒物的数量越多，测量光路途径检测区域时散射的就越厉害，激光接收头320接收到的散射光也就越多，这样单片机150便可推断出空气中颗粒物的浓度；
41.(5)重复步骤(3)再次得到校准光路全部照射在激光接收装置120时的强度，并用此次校准结果对上述测量数据进行修正，以排除光源强度变化或其他环境变化对测量结果的影响；
42.(6)当本实用新型工作一段时间后，控制系统会发出清理信号，启动风机将第一、第二镜片301上的灰尘吹净，防止影响检测精度。
43.以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。