[发明专利]一种脉冲放电和激光诱导击穿光谱联用的重金属检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种脉冲放电和激光诱导击穿光谱联用的重金属检测装置及方法，该装置包括主机和测量枪，所述主机包括主机显示屏、用于发射激光的激光模块、控制和数据处理模块、用于输出电压的脉冲高压电源模块、以及光谱分析处理模块；所述测量枪包括测量枪显示屏、CCD图像传感器、腔体、光学组件、导线、放电电极、第一光纤、第二光纤和测量枪开关，所述测量枪顶端的电极进行脉冲放电与聚焦的激光同时击穿烟道中的烟气形成等离子体，烟气中的固体颗粒流经等离子体区域时被快速激发，发射光谱信号并传输到光谱分析处理模块进行光谱分析，最后获得的重金属含量测量结果。本发明能够达到快速测量的要求，并且成本低，装置结构简单、易维护。

主权项

1.一种脉冲放电和激光诱导击穿光谱联用的重金属检测装置，其特征在于，包括主机和测量枪，所述主机包括主机显示屏、用于发射激光的激光模块、控制和数据处理模块、用于输出电压的脉冲高压电源模块、以及光谱分析处理模块；所述主机显示屏、激光模块、脉冲高压电源模块、以及光谱分析处理模块分别通过内部的信号线与所述控制和数据处理模块连接；所述控制和数据处理模块用于开启主机和设置测量参数；所述主机显示屏用于显示设置的测量参数和重金属含量测量结果；所述测量枪包括测量枪显示屏、CCD图像传感器、图像数据传输线、腔体、光学组件、导线、放电电极、第一光纤、第二光纤和测量枪开关；以用于插入烟道进行等离子体激发的放电电极所在为测量枪前端，并且固定在腔体前端；所述测量枪显示屏用于显示由CCD图像传感器接收激发处的烟道环境；所述第一光纤用于将激光模块发射的激光传输进入腔体；所述第二光纤用于将采集的光谱信号传输至光谱分析处理模块；所述光学组件通过光学紧固件安装在腔体内，具体包括第①二向色镜、第②二向色镜、准直透镜、穿孔反射镜、聚焦透镜、以及采集透镜；所述CCD图像传感器、第①二向色镜、准直透镜、穿孔反射镜、聚焦透镜五者的中心依次在一条直线上，且放电电极的尖端同样位于该直线上；在使用装置时，所述测量枪的第一光纤连接主机的激光模块，导线连接脉冲高压电源模块，第二光纤连接光谱分析处理模块；所述激光模块发射的激光通过第一光纤传输进入腔体，依次经过第②二向色镜和第①二向色镜的中心，然后经过准直透镜将光束准直为平行光后穿过穿孔反射镜，再经过聚焦透镜聚焦，聚焦光束出射到放电电极的尖端；所述放电电极的两端通过导线与主机的脉冲高压电源模块连接，放电电极以设置好的频率进行脉冲放电，与聚焦的激光同时击穿烟道中的烟气形成等离子体，烟气中的固体颗粒流经等离子体区域时被快速激发，并发射等离子体光，所述等离子体光从放电电极的尖端进入测量枪，经过聚焦透镜聚焦，然后通过穿孔反射镜反射到采集透镜，再由采集透镜耦合进入第二光纤，所述第二光纤引出腔体与主机的光谱分析处理模块连接，所述光谱分析处理模块用于将接收到的光谱信号转化为电信号进行处理，获得的重金属含量测量结果显示在主机显示屏上，并存储于光谱分析处理模块中。