[发明专利]一种烟雾颗粒密度实时检测装置及方法

说明书

本发明公开一种烟雾颗粒密度实时检测装置及方法，涉及烟雾检测技术领域，包括激光光源、气流腔、图像传感器、计算机、气流腔输入及清洁装置；所述的气流腔输入及清洁装置的气体输出口连接气流腔的入口，激光光源透过气流腔照射其中的烟雾颗粒，图像传感器采集气流腔的烟雾颗粒图像，图像传感器的输出端连接计算机的输入端，将多次采集的烟雾颗粒图像发送至计算机中；本发明采用全息显微技术，不仅能通过颗粒沉降速度实时测量出烟雾颗粒的密度，而且还能通过颗粒形貌和相位分析去除水珠对统计测量的影响，此技术的测量精度可达十几微克/立方米的量级。

技术领域

本发明涉及烟雾检测技术领域，尤其涉及一种烟雾颗粒密度实时检测装置及方法。

背景技术

传统的烟气检测法需要将烟气加热到150℃，去除烟气中水颗粒对统计的影响，但由于水与颗粒溶结，150℃时可能还存在水珠包裹颗粒。另外传统法只能监测到几毫克/立方米的烟尘，且测烟雾密度时，需要定期抽样，测其比重，计算质量。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种烟雾颗粒密度实时检测装置及方法，旨在。

为了实现上述目的，本发明提出一种烟雾颗粒密度实时检测装置，包括激光光源、气流腔、图像传感器、计算机、气流腔输入及清洁装置；

所述的气流腔输入及清洁装置的气体输出口连接气流腔的入口，激光光源透过气流腔照射其中的烟雾颗粒，图像传感器采集气流腔的烟雾颗粒图像，图像传感器的输出端连接计算机的输入端，将多次采集的烟雾颗粒图像发送至计算机中。

优选地，所述的气流腔输入及清洁装置，包括开关阀、丙酮存储腔、氮气存储腔、待测烟雾存储腔和泵，所述的丙酮存储腔输出口、氮气存储腔输出口和待测烟雾存储腔输出口均连接开关阀，通过泵将气体送入气流腔中。

优选地，所述的图像传感器采集气流腔的烟雾颗粒图像，具体为：图像传感器采集气流腔中烟雾颗粒散射光与未发生散射的参考光相干叠加所形成的全息图。

优选地，所述的计算机通过数字重构法反演重建烟雾颗粒截面图像，将相邻采集的两幅烟雾颗粒截面图像做差分相减获取烟雾颗粒的沉降速度，进而根据烟雾颗粒受力关系获得烟雾颗粒密度。

优选地，所述的数字重构法，具体为：傅里叶变换法。

采用烟雾颗粒密度实时检测装置进行的检测方法，包括如下步骤：

打开开关阀使烟雾进入气流腔，待烟雾稳定，关闭开关阀；

启动激光光源，激光球面波照射待测烟雾颗粒，烟雾颗粒散射光与未发生散射的参考光相干叠加所形成的全息图；

图像传感器采集全息图并发送至计算机中获得烟雾颗粒密度。

优选地，所述的图像传感器采集全息图并发送至计算机中获得烟雾颗粒密度，具体如下：

通过数字重构法反演重建烟雾颗粒截面图像；

将相邻采集的两幅烟雾颗粒截面图像做差分相减获取烟雾颗粒的沉降速度；

根据烟雾颗粒受力关系获得烟雾颗粒密度。

优选地，所述的受力关系，具体为：烟雾颗粒受引力、浮力和阻力作用。

优选地，在所述的通过数字重构法反演重建烟雾颗粒截面图像步骤之后，还包括：根据颗粒的光相对于通过周围环境介质的光在相位上的相位差，去除水珠对与烟雾颗粒的影响。

优选地，在所述的根据颗粒的光相对于通过周围环境介质的光在相位上的相位差，去除水珠对与烟雾颗粒的影响，具体为：

颗粒的光相对于通过周围环境介质的光在相位上的相位差为负值时，颗粒为烟雾颗粒；