[发明专利]后向散射烟尘分析仪

说明书

技术领域：

本发明属于环境污染监测设备，具体是一种后向散射烟尘分析仪，它是一种连续监测固定污染源排放烟气中的颗粒物的浓度的设备，其主要应用于固定污染源连续排放烟气中烟尘浓度的连续实时监测。

背景技术：

目前烟尘浓度检测主要包括以下两种方法：

一、透射法，其工作原理为：用单一波长的激光二极管发射的光量和通过烟囱后检测的光量来检测烟尘浓度，比较激光二极管发射的光量(基准光量，I_R)和被烟尘吸收而减少的光量(检测光量，I_M)，从而得到光的透过度，根据检测烟道的透过度值而计算烟尘浓度。光透过方式检测烟囱排放烟尘量的设备的构造一般由发射器、接收器、控制器、净化空气单元和防雨罩等五部分构成。发射器是发射激光的部件，光源用了单一波长的激光二极管，为了使发射器发射的光全部到达接收器，因此是制成直线光来使用。这种方案能检测烟囱排放烟尘量，但仍有些不足：1、设备使用效率低，测量误差大，不易实现高精度的测量，性能不稳定，安装维护不方便。2、成本高，能耗大容易烧坏，尺寸较大，噪音较大。3、监测数据不能直接通过RS232、或网络、或GPRS发送到CEMS数据采集系统，也不能发送到环保局监控中心。

二、后向散射法，其测量原理为：将一束强度为I的入射光通过烟道中的烟尘颗粒后，烟尘颗粒将产生各个方向的散射光，与入射光方向夹角θ在90°～270°范围内的这部分散射光被称为后向散射光。

假设散射粒子为球形的，其直径为D，则其尺寸参量为k＝πD/λ。研究证实，颗粒散射光的特性主要取决于尺寸参量。工业排放粉尘的粒径一般都在几百nm到几μm的范围内，基本上与常用的探测光波长处于同一数量级，在入射波长λ、入射光强I_o、探测距离r、被测粒径的尺寸参量k、折射率m以及后向散射角α已知时，散射光强就与粒子数浓度成比例关系。通过光电转换器把光强信号转变为模拟电流信号，最终得到对烟尘浓度对应的电信号值。

这种方案在工程安装上不需要两端对准中心线安装，因而相对简单，但由于不带数字存储转发功能，不能独立安装使用，必须外接信号转发装置。

发明内容：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种后向散射烟尘分析仪，通过后向散射法测量原理，以提供极宽范围的精准测量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种后向散射烟尘分析仪，安装在取样烟道处，包括有激光器、凹凸白玻璃保护罩、光学平凸透镜、接收光敏管以及模拟信号处理电路和主控电路，所述激光器发出特定波长的光，成适当角度入射到取样烟道中，散射光经过凹凸白玻璃保护罩和光学平凸透镜后，汇聚到接收光敏管上，转变得到电信号；该电信号经模拟信号处理电路进行A/D转换后由主控电路进行计算分析，并显示计算分析结果。

所述取样烟道上设有开口，所述开口处设置有光阑。

所述光学平凸透镜位于凹凸白玻璃保护罩和接收光敏管之间。

所述接收光敏管上设置有带反射率的保护镜片和滤光片。

所述接收光敏管与模拟信号处理电路连接，将模拟信号转换成数字信号。

本发明利用激光照射烟尘颗粒产生散射光线，通过获取后向散射光量来检测烟尘浓度，能够最大限度降低外界干扰，提供极宽范围的精准测量，对原始采集信号进行最高3次多项式拟合计算得出真实浓度数据，另外通过低功耗嵌入式控制系统和大屏幕液晶显示，可直观实现人机交互操作，极大方便了用户。

附图说明：

图1为本发明光学原理图。

图2为本发明电路原理示意图。

图中标识说明：激光器1、带反射率的保护镜片2、接收光敏管3、滤光片4、光阑5、光学平凸透镜6、凹凸白玻璃保护罩7、光阑8、取样烟道9。

具体实施方式：

本发明的核心思想是：利用单一波长的激光照射烟尘颗粒以后产生散射光线，然后散射光线经过凹凸白玻璃保护罩和光学平凸透镜汇集到接收光敏管上，并由接收光敏管进行光电转换产生模拟电信号，该模拟电信号经过放大补偿后，通过模拟信号处理电路进行A/D转换，得到数字信号，并由主控芯片进行处理分析，然后在LCD上显示烟尘浓度，并可通过键盘查询每分钟的浓度值。