[发明专利]一种红外光纤油烟浓度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种油烟浓度传感器，特别涉及一种红外光纤油烟浓度传感器。

背景技术

餐饮业在烹饪过程中产生大量的油烟是造成城市空气污染的主要来源。其排放的大气污染物主要为气、液和固三相组成的气溶胶，其中含有食用油及食品在高温下的挥发物，食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的醛类、酮类、链烷类和链烯类、多环芳烃等产物，成分极为复杂。油烟液固相颗粒物的粒径一般小于l0μm，粘着性强，大部分不溶于水，极性小。随着各研究机构对厨房油烟研究的深入，厨房油烟对人体的危害越来越引起人们的广泛关注。

随着人们生活水平的提高，物质的丰富，餐饮行业得到了快速的发展，但随之而来的餐饮业油烟排放对环境造成的污染，扰民遭到的投诉也引起越来越多的关注，成为了环境监管的新问题，因此加强对餐饮业油烟排放的监管已非常迫切。国家环境保护总局颁布的GB18483-2001《饮食业油烟排放标准(试行)》附录A中规定的油烟采样及分析方法为现场不锈钢金属滤筒采样，实验室红外分光光度法分析(简称国标法)。国标法样品需带回实验室分析，监测周期长、费用高、步骤繁琐、现场测试条件要求高，常常是执法人员来到现场，“案发地”已经改颜换貌难以取证了，难以满足餐饮业油烟监督检查和现场执法监测的需要。另外，由于城市餐饮店数量多、覆盖面广、污染源分散，难以有足够的人力和物力实行监管。因此亟需实时、准确获取油烟浓度且适用于烟道恶劣环境的新型油烟监测装置，可方便地将数据接入环保监管网络，真正实现对油烟污染快速反应、有的放矢地进行高效率的监管，实现从人防到技防的转变，可大大提高环保监管的反应速度和效率。另外，现有基于烟尘监测的各种技术和手段因无法适应粘附性高的油烟污染，而无法适用于油烟监测，无法解决油烟粘附造成的测量误差和仪器寿命短的问题。。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效解决上述问题，能准确在线获取油烟浓度、抗污染、寿命长、性能可靠、适用于烟道恶劣环境的油烟浓度传感器。

本发明的技术方案如下：

一种红外光纤油烟浓度传感器，主要包括：红外激光器、窄带光纤、宽带光纤、光纤连接器和光电检测器； 

其进一步的方案为：所述的光纤连接器，主要包括：窄带光纤连接头、宽带光纤连接头、网栅、油烟检测通道；

其进一步的方案为：所述的窄带光纤，包括光纤包层、光纤芯层、在窄带光纤连接头处的纤芯断面上涂有疏水疏油涂层；

其进一步的方案为：所述的宽带光纤，包括光纤包层、光纤芯层、在宽带光纤连接头处的纤芯断面上涂有疏水疏油涂层；

其进一步的方案为所述的网栅，优选为不锈钢网栅；

其进一步的方案为：所述的网栅的表面涂有疏水疏油涂层；

其进一步的方案为：所述的红外激光的波长为3.4μm；

其进一步的方案为：所述的疏水疏油涂层的制备工艺为：正硅酸乙酯:二甲基二乙氧基硅烷体积比为2:1的混合溶液3mL，加入到60mL无水乙醇中，搅拌均匀；然后，按二甲基二乙氧基硅烷：含氟硅烷摩尔比为17:3加入含氟硅烷，搅拌均匀，得混合硅烷溶液；然后将浓氨水（25wt%）1.0～1.5mL滴加到上述混合硅烷溶液中，室温搅拌1～2h，放置老化48h；使用前，按1:1体积比用无水乙醇稀释，搅拌均匀，得含氟杂化SiO₂纳米涂层液；将光纤纤芯断面或网栅以50mm/min的速度浸入含氟杂化SiO₂纳米涂层液中，停留15min，然后以200mm/min的速度匀速提拉镀膜，将制备的样品在50℃的干燥箱中干燥1h后，在110℃下热处理1～2h，得所述的疏水疏油涂层；所述的含氟硅烷优选为：1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷(CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si(OCH₃)₃)或1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si(OCH₂CH₃)₃)。该制备工艺我们另行申请专利。

本发明的油烟浓度检测原理为：如图1所示，油烟组分中的多数烃在波长3.4μm （2930cm^-1）附近具有强的光吸收，对应于C-H键的伸缩振动。在特征吸收波长处，根据朗伯比尔定律，光的透射率T为：