[发明专利]一种新型烟尘测量装置和方法

说明书

本发明公开了一种新型烟尘测量装置和方法。测量装置包括光源、测量室、光信号探测模块和光信号处理单元；测量室主要由窗口片、光阱、颗粒物测量区域、发射光路和散射光路组成；光源放置在窗口片的前端，光信号探测模块放置在散射光路的后端，从而构成一个典型的光散射测量光路系统；光信号探测模块主要由聚焦透镜和光信号传感器组成；光信号传感器与光信号处理单元相连接；光信号处理单元用于将接收到的光信号处理得到强度信号和脉冲信号，然后进行分析获得烟尘浓度。本发明的装置结构简单、使用成本低，测量方法采用强度信号和脉冲信号两相多类型信号结合分析处理，实现烟尘浓度的精确可靠测量。

技术领域

本发明属于环保检测设备技术领域，具体涉及了一种烟尘测量装置和方法。

背景技术

在现代化的工业社会中，随着世界经济的发展和产业结构的调整转型，工业锅炉、电厂锅炉及工业窑炉等污染源所造成的环境污染问题愈加突出，各国都对此进行了深入研究并加以控制。随着国内“超低排放”改造的实施，国内污染源烟尘排放呈现低浓度、高湿度复合工况，在线监测难度较大。现有的主流在线监测产品采用高温抽取采样和光散射测量方案，取样后的高湿烟尘进行高温气化预处理，需要对测量室进行加热或者保温处理。如何在实现测量室加热的同时，减少温度对仪器测量的影响，提高激光器和探测器的测量精度和稳定性，是制约整个产品性能的关键。另外不同的工厂的污染源排口，甚至同一排口在不同运行负荷状况下，烟尘颗粒物的粒径、颜色等存在明显差异，而粒径、颜色等对散射强度信号影响较大，以至常规烟尘在线监测设备难以准确测量现场烟尘浓度。

中国发明专利CN201611014750.X公布了一种颗粒两相流的粒子浓度检测方法，通过激光束与粒子作用产生散射光，在传感器上输出波形，对应于一个粒子从进入测量取样区到出测量取样区的过程，鼓形波的高度代表代表粒子尺寸大小。中国发明专利CN201710687051.X公布了一种实时的烟尘颗粒在线监测系统，其特征是通过图像采集模块用于采集烟道内的烟尘图像，在图像处理中提出基于粒子群优化算法的最大熵阈值的图像分割方法。上述专利可能存在的问题是高浓度粒子波形序列会占据整个时间段导致系统无法识别浓度大小或者图像无法分割识别，这是常规粒子计数器原理的仪表存在的共通问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种新型烟尘测量装置和方法。本发明的装置结构简单、使用成本低，测量方法采用强度信号和脉冲信号相结合分析处理，实现了烟尘浓度的精确可靠测量。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种新型烟尘测量装置，其特征在于：包括光源、测量室、光信号探测模块和光信号处理单元；所述的测量室主要由窗口片、光阱、颗粒物测量区域、发射光路和散射光路组成；所述的光源放置在窗口片的前端，所述的光信号探测模块放置在散射光路的后端，从而构成一个典型的光散射测量光路系统；所述的光信号探测模块主要由聚焦透镜和光信号传感器组成；所述的光信号传感器与光信号处理单元相连接；所述的光信号处理单元用于将接收到的光信号处理成强度信号和脉冲信号，实现两相多类型的信号采集，然后进行分析获得烟尘浓度。

本发明中烟尘测量装置进一步说明，所述的光信号探测模块通过光纤导光方式实现信号传输。

本发明中烟尘测量装置进一步说明，所述的光信号处理单元采用单片机或者ARM处理器。

本发明还提供了一种新型烟尘测量方法，包括以下步骤：

步骤一，典型的光散射测量光路系统中，在颗粒物测量区域，激光光束与烟尘颗粒物产生散射光信号；

步骤二，光信号传感器获取烟尘颗粒物的散射光信号并传输给光信号处理单元；

步骤三，光信号处理单元将接收到的散射光信号经放大、隔离处理后，获得单位时间t的强度信号A和若干脉冲信号；