[发明专利]一种反射式光纤粉尘浓度测量系统

说明书

本发明涉及粉尘浓度测量技术领域，具体公开了一种反射式光纤粉尘浓度测量装置，包括测量部分、光源部分、定向耦合器部分、信号转换部分，测量部分包括激光调整端、衰减区、反射端，光源部分产生激光并将激光传送至定向耦合器部分，定向耦合器部分通过光纤将激光传送至测量部分，激光进入测量部分后，首先通过激光调整端的调整，然后射入衰减区进行测量衰减，再垂直射入反射端，反射端将激光反射并依次穿过衰减区、激光调整端后由光纤传输回定向耦合器部分，定向耦合器部分将反射后的激光传输至信号转换部分。本发明采用光纤传输光信号，实现了远程测量，测量部分为纯光学装置，放置在粉尘浓度过高的测量区域非常安全。

技术领域

本发明涉及粉尘浓度测量领域，尤其涉及一种反射式光纤粉尘浓度测量系统。

背景技术

粉尘浓度的测量方法主要包括光学分析法与非光学分析法，非光学分析法由于检测设备响应速度慢、处理复杂，难以对粉尘浓度进行实时监测。而基于光学分析的粉尘浓度测量技术具有探测灵敏度高、选择性强、响应速度快等特点，适合现场实时监测，且成本较低，是以后粉尘浓度测量的理想方法。

现有的手持粉尘浓度测量装置必须要求操作人员在现场进行测量，而在类似于煤矿矿井等粉尘浓度高的环境中，操作人员在测量时必须做好防尘措施，不然会损伤呼吸道，影响健康。现有的化学反应式粉尘浓度传感器，需要对空气粉尘进行采集处理，具有测量时延差，无法进行实时测量；电式粉尘浓度测量装置安全性较差，当矿井粉尘浓度过高时，轻微的电火花会引发矿井爆炸的风险。而对于光纤式粉尘浓度传感器，利用光纤进行光信号远距离传播，可以实现远程测量，但是测量仪器位于高粉尘区域，长期使用后仪器表面或仪器内会有粉尘沉积，增加激光在传输器件表面的损耗，使得激光的传输效果受到影响，进而影响测量精度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种反射式光纤粉尘浓度测量系统，通过光纤将光信号传输至测量区域，测量部分中包含的反射区将测量后的激光按照原路返回，再经光纤传回，实现同一根光纤传输两个不同方向的激光，节约了激光远程传输的成本。

一种反射式光纤粉尘浓度测量系统，包括测量部分、光源部分、定向耦合器部分、信号转换部分，光源部分、信号转换部分分别与定向耦合器部分连接，测量部分与定向耦合器部分通过光纤连接，测量部分位于测量现场，测量部分远离光源部分、信号转换部分、定向耦合器部分；测量部分包括激光调整端、衰减区、反射端，其中激光调整端与反射端之间为衰减区，衰减区内为含有粉尘的待测气体；光源部分产生激光并将激光传送至定向耦合器部分，定向耦合器部分通过光纤将激光传送至测量部分，激光进入测量部分首先通过激光调整端的调整然后射入衰减区进行测量衰减，再垂直射入反射端，反射端将激光反射并依次穿过衰减区、激光调整端后由光纤传输回定向耦合器部分，定向耦合器部分将反射后的激光传输至信号转换部分。

进一步的,定向耦合器部分包括第一定向耦合器与第二定向耦合器，光纤包括第一光纤与第二光纤，信号转换部分包括第一探测器与第二探测器，其中第一定向耦合器、第二定向耦合器分别与光源部分连接，第一定向耦合器与第一光纤的首端连接，第二定向耦合器与第二光纤的首端连接，第一光纤与第二光纤的末端均与激光调整端连接；第一探测器与第一定向耦合器连接，第二探测器与第二定向耦合器连接，第一探测器与第二探测器将接收到的光信号转化为电信号。

进一步的，光源部分包括依次连接的激光器、耦合器、分束器，其中激光器发射激光并经过耦合器耦合后传入分束器，分束器将激光分为第一光路与第二光路，第一光路进入第一定向耦合器后经第一光纤传输至激光调整端，第二光路进入第二定向耦合器后经第二光纤传输至激光调整端。