[发明专利]水雾浓度测量装置及测量方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种测量表征空间(通常为大气空间)内水雾浓度的装置及测量方法，具体包括技术上相互关联的水雾浓度测量仪、水雾浓度标定装置和水雾浓度测量方法。

二、背景技术

水雾在熄灭电气、舰船、建筑各种类型火灾已得到广泛应用，在石油、天然气管道输送和矿井瓦斯防爆抑爆领域也有了一定应用和发展。水雾浓度是表征空间内水雾特征的重要参数之一，目前，水雾浓度测量是采用传统量杯法和称重法的方式。这些方法存在以下不足：1)只能测量一定时间内水雾浓度的变化，不能实现实时测量，2)只能测量一定体积空间内的总水雾量，不能实现点测量。另外，经检索，国内外目前也没有采用光学法测量空间水雾浓度的专利，主要是难以获得尺寸均匀的水雾颗粒，同时，由于蒸发和碰撞，水雾颗粒的尺寸和质量也会随时发生变化，没有可以借鉴的水雾浓度标定方法和装置。

三、发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种能实时测量表征空间内水雾浓度变化的水雾浓度测量装置及测量方法，具体包括技术上相互关联(有相同或相应必要技术特征)的水雾浓度测量仪、水雾浓度标定装置和水雾浓度测量方法。

本发明的基本思路是：利用光散射原理并通过标定装置制作的水雾浓度-散射电压关系式标定水雾浓度，从而实现水雾浓度在线实时测量。

本专利申请包括三个技术上相互关联(有相同或相应必要技术特征)的发明，分别是：

I、一种水雾浓度测量仪，其特征是：该测量仪包括支架，安装在支架一侧的光学发射单元，安装在支架另一侧的光学接收单元，气流吹扫装置；其中：

光学发射单元由发光元件和装在发光元件前面的发射透镜组成；

光学接收单元由接收透镜、装在接收透镜后面的光电二级管D1、与光电二级管D1连接的检测电路装置组成；

气流吹扫装置为设有两个气流出口的压力空气管道，其中一个气流出口对准发射透镜，另一个气流出口对准接收透镜；

检测电路装置包括电源电路、光电转换电路、单片机控制电路、显示电路。

进一步的方案是：发光元件是半导体激光二级管，光电二级管D1是硅光电二级管。

该发明中：电源电路、光电转换电路、单片机控制电路、显示电路都可采用常见的多种电路装置。压力空气管道可以外接压缩空气，也可以另设小风扇，小风扇一端与大气相通，另一端分别与两个气流出口相通。发光元件可以是功率为3mW、波长为635nm的半导体激光二级管。检测电路装置用于散射电压和水雾浓度检测、计算、储存、显示等。气流吹扫装置风力应该很小，只要能保证镜头不被沾上水雾，又不会对雾场产生影响即可，以确保测量精度。

II、一种水雾浓度标定装置，其特征是：该装置包括装有水雾发生器的箱体，箱体一侧装有吹雾风扇，箱体另一侧装有门扇，箱体置于压力传感器上，设有压力采集仪与压力传感器联接。该发明中：水雾发生器可采用常用的产品，既可装在箱体内，也可以装在箱体外并与箱体连通。

III、一种水雾浓度测量方法，其特征是：

A、预备水雾浓度测量仪：该测量仪包括支架，安装在支架一侧的光学发射单元，安装在支架另一侧的光学接收单元，气流吹扫装置；其中：

光学发射单元由发光元件和装在发光元件前面的发射透镜组成；

光学接收单元由接收透镜、装在接收透镜后面的光电二级管D1、与光电二级管D1连接的检测电路装置组成；

气流吹扫装置为设有两个气流出口的压力空气管道，其中一个气流出口对准发射透镜，另一个气流出口对准接收透镜；

检测电路装置包括电源电路、光电转换电路、单片机控制电路、显示电路；

B、预备水雾浓度标定装置：该装置包括装有水雾发生器的箱体，箱体一侧装有连通大气和箱体的风扇，箱体另一侧装有门扇，箱体置于压力传感器上，设有压力采集仪与压力传感器联接；

C、关闭门扇，开启压力采集仪，启动水雾发生器，工作T0秒使箱体内充满水雾，然后关闭水雾发生器，沉降T1秒后，启动风扇并打开门扇，吹出箱体内的悬浮水雾，通过与压力传感器联接的压力采集仪采集吹出悬浮水雾前后箱体的重量差即为T1时间点箱体内悬浮的水雾质量，用该水雾质量除以箱体容积即为箱体内的水雾浓度；用同样的方法，可得到沉降T2、T3、T4、T5…Tn秒后的水雾浓度，n为整数；

D、将水雾浓度测量仪置于箱体内，启动气流吹扫装置，关闭门扇，启动水雾发生器，工作T0秒使箱体内充满水雾，然后关闭水雾发生器，由检测电路装置分别测出沉降T1、T2、T3、T4、T5…Tn秒后的散射电压；