粉尘浓度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术适用于粉尘浓度处理装置技术领域，提供的粉尘浓度测量装置设有供空气进出的粉尘通路，并包括光源、准直光路、第一耦合光路、第一光电二极管、第二耦合光路以及第二光电二极管；光源发出的出射光经第一耦合光路入射至第一光电二极管以及经第二耦合光路入射至第二光电二极管，对第一光电二极管和第二光电二极管上的信号进行处理和比对并计算光源的散射光强。该粉尘浓度测量装置通过设置供空气进出的粉尘通路，以便于实时采集空气中粉尘和测量粉尘浓度，利用光散射原理计算散射光强，并利用散射光强与粉尘浓度关系得到粉尘通路中的粉尘浓度，结构简单，有利于实现自动化的粉尘测量和控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粉尘浓度处理装置
，尤其涉及一种粉尘浓度测量装置以及采用该粉尘浓度测量装置进行粉尘浓度测量的方法。
技术介绍
传统的颗粒物浓度测量使用的是称重法和β射线法。称重法作为标准测量方法，具有测量准确、稳定的特点，但是其测量时间周期长，且是人工测量，存在一定的偶然误差；β射线法是将含尘烟气通过滤纸，收集尘粒，然后用β射线照射滤纸，通过测量β射线的衰减量来确定尘粒的质量，进而确定被测粉尘的质量浓度。以上两种方法都需要对粉尘进行收集，存在一定的耗材，加大了维护量和维护费用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光散射法粉尘浓度处理装置，旨在解决现有技术中粉尘浓度测量中需要对粉尘进行收集而无法进行实时测量的技术问题。本专利技术是这样实现的，一种粉尘浓度测量装置，设有供空气进出的粉尘通路，所述光散射法粉尘浓度测量装置包括光源、与所述粉尘通路垂直相通以使所述光源的出射光通过的准直光路、与所述粉尘通路和所述准直光路均垂直相通的第一耦合光路、设置于所述第一耦合光路末端的第一光电二极管、与所述准直光路和所述第一耦合光路相交于所述粉尘通路的第二耦合光路以及设置于所述第二耦合光路末端的第二光电二极管；所述光源发出的所述出射光经所述准直光路以平行光射入所述粉尘通路或者经准直光路聚焦于所述粉尘通路的轴线上，并经所述第一耦合光路入射至所述第一光电二极管以及经所述第二耦合光路入射至所述第二光电二极管，对所述第一光电二极管和所述第二光电二极管上的信号进行处理和比对并计算所述光源的散射光强。进一步地，所述第二耦合光路与所述准直光路之间的夹角范围为110°～160°。优选地，所述第二耦合光路与所述准直光路之间的夹角为120°。进一步地，所述粉尘浓度测量装置还包括与所述第一光电二极管电性连接且固定安装的第一电路板以及与所述第二光电二极管电性连接且固定安装的第二电路板。进一步地，所述粉尘浓度测量装置还包括固定安装所述第一电路板的第一支架以及固定安装所述第二电路板的第二支架。进一步地，所述粉尘浓度测量装置还包括设置于所述准直光路中并位于所述粉尘通路和所述光源之间的准直透镜组件、设置于所述第一耦合光路中并位于所述粉尘通路和所述第一光电二极管之间的第一平凸镜组以及设置于所述第二耦合光路中并位于所述粉尘通路和所述第二光电二极管之间的第二平凸镜组。本专利技术还提供了一种粉尘浓度测量方法，采用上述粉尘浓度测量装置对粉尘浓度进行测量，并包括以下步骤：设置供空气进出的粉尘通路；将光源照射至与所述粉尘通路垂直相同的准直光路中，并经所述准直光路的准直处理以使所述光源的出射光平行入射至所述粉尘通路或者聚焦于所述粉尘通路的轴线上；进入所述粉尘通路的出射光在粉尘颗粒散射作用下经与所述粉尘通路相交相通的第一耦合光路和第二耦合光路入射至对应的第一光电二极管和第二光电二极管上；对所述第一光电二极管和所述第二光电二极管上接收的光强信号进行处理和比对，并计算所述光源的散射光强；根据计算得到的散射光强计算出粉尘浓度。进一步地，根据单个粉尘颗粒的Mie散射光强公式：计算所述第一光电二极管和所述第二光电二极管分别接收到的散射光强；上述公式中，I0为出射光强，λ为光波长，r为第一光电二极管或者所述第二光电二极管与粉尘颗粒之间的距离，m为折射率，θ散射角，α＝πD/λ为尺寸参数，D为粉尘颗粒的直径，i1(α,m,θ)和i2(α,m,θ)是关于尺寸参数α、折射率m和散射角θ的散射光强函数。进一步地，根据计算出的所述第一光电二极管和所述第二光电二极管接收的散射光强进行对比，对比公式为：其中，阶次n是从1～∞变化，θ1和θ2分别是出射光于所述第一光电二极管和所述第二光电二极管的散射角，散射角函数πn(cosθ)和τn(cosθ)是两个常量，且πn+1(cosθ)=cosθ2n+1nπn(cosθ)-n+1nπn-1(cosθ),]]>τn(cosθ)＝ncosθ.πn(cosθ)-(n+1)πn-1(cosθ)；通过递归计算出n的最大值，并根据nmax＝α+4α1/3+2计算尺寸参数α，利用D＝α·λ/π计算出粉尘颗粒的直径，其中，λ为光波长。本专利技术相对于现有技术的技术效果是：该粉尘浓度测量装置通过设置供空气进出的所述粉尘通路，以便于实时采集空气中粉尘和测量粉尘浓度，所设的所述准直光路、所述第一耦合光路和所述第二耦合光路相交于所述粉尘通路，所述光源经所述准直光路入射至粉尘通路，并由所述第一耦合光路和所述第二耦合光路散射至所述第一光电二极管和所述第二光电二极管上，利用光散射原理计算散射光强，并利用散射光强与粉尘浓度关系得到粉尘通路中的粉尘浓度，结构简单，有利于实现自动化的粉尘测量和控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供粉尘浓度测量装置的结构图；图2是图1中粉尘浓度测量装置的局部剖视图；图3是图1中粉尘浓度测量装置于一方向的剖视图；图4是图1中粉尘浓度测量装置于另一方向的剖视图。附图标记说明：10粉尘通路36第一支架20光源38第一平凸镜组22准直光路40第二耦合光路24准直透镜组件42第二光电二极管30第一耦合光路44第二电路板32第一光电二极管46第二支架34第一电路板48第二平凸镜组具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参照图1至图4，本专利技术实施例提供的粉尘浓度测量装置设有供空气进出的粉尘通路10，所述光散射法粉尘浓度测量装置包括光源20、与所述粉尘通路10垂直相通以使所述光源20的出射光通过的准直光路22、与所述粉尘通路10和所述准直光路22均垂直相通的第一耦合光路30、设置于所述第一耦合光路30末端的第一光电二极管32、与所述准直光路22和所述第一耦合光路30相交于所述粉尘通路10的第二耦合光路40以及设置于所述第二耦合光路40末端的第二光电二极管42；所述光源20发出的所述出射光经所述准直光路22以平行光射入所述粉尘通路10或者经准直光路22聚焦于所述粉尘通路10的轴线上，并经所述第一耦合光路30入射至所述第一光电二极管32以及经所述第二耦合光路40入射至所述第二光电二极管42，对所述第一光电二极管32和所述第二光电二极管42上的信号进行处理和比对并计算所述光源20的散射光强。本专利技术实施例提供的粉尘浓度测量装置通过设置供空气进出的所述粉尘通路10，以便于实时采集空气中粉尘和测量粉尘浓度，所设的所述准直光路22、所述第一耦合光路30和所述第二耦合光路40相交于所述粉尘通路10，所述光源20经所述准直光路22入射至粉尘通路10，粉尘将经所述准直通路处理后的出射光散射，并由所述第一耦合光路30和所述第二耦合光路40散射至所述第一光电二极管32和所述第二光电二极管42上，利用光散射原理计算散射光强，并利用散射光强与粉尘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉尘浓度测量装置，其特征在于，设有供空气进出的粉尘通路，所述光散射法粉尘浓度测量装置包括光源、与所述粉尘通路垂直相通以使所述光源的出射光通过的准直光路、与所述粉尘通路和所述准直光路均垂直相通的第一耦合光路、设置于所述第一耦合光路末端的第一光电二极管、与所述准直光路和所述第一耦合光路相交于所述粉尘通路的第二耦合光路以及设置于所述第二耦合光路末端的第二光电二极管；所述光源发出的所述出射光经所述准直光路以平行光射入所述粉尘通路或者经准直光路聚焦于所述粉尘通路的轴线上，并经所述第一耦合光路入射至所述第一光电二极管以及经所述第二耦合光路入射至所述第二光电二极管，对所述第一光电二极管和所述第二光电二极管上的信号进行处理和比对并计算所述光源的散射光强。

【技术特征摘要】
1.一种粉尘浓度测量装置，其特征在于，设有供空气进出的粉尘通路，所述光散射法粉尘浓度测量装置包括光源、与所述粉尘通路垂直相通以使所述光源的出射光通过的准直光路、与所述粉尘通路和所述准直光路均垂直相通的第一耦合光路、设置于所述第一耦合光路末端的第一光电二极管、与所述准直光路和所述第一耦合光路相交于所述粉尘通路的第二耦合光路以及设置于所述第二耦合光路末端的第二光电二极管；所述光源发出的所述出射光经所述准直光路以平行光射入所述粉尘通路或者经准直光路聚焦于所述粉尘通路的轴线上，并经所述第一耦合光路入射至所述第一光电二极管以及经所述第二耦合光路入射至所述第二光电二极管，对所述第一光电二极管和所述第二光电二极管上的信号进行处理和比对并计算所述光源的散射光强。2.如权利要求1所述的粉尘浓度测量装置，其特征在于，所述第二耦合光路与所述准直光路之间的夹角范围为110°～160°。3.如权利要求2所述的粉尘浓度测量装置，其特征在于，所述第二耦合光路与所述准直光路之间的夹角为120°。4.如权利要求1所述的粉尘浓度测量装置，其特征在于，还包括与所述第一光电二极管电性连接且固定安装的第一电路板以及与所述第二光电二极管电性连接且固定安装的第二电路板。5.如权利要求4所述的粉尘浓度测量装置，其特征在于，还包括固定安装所述第一电路板的第一支架以及固定安装所述第二电路板的第二支架。6.如权利要求1所述的粉尘浓度测量装置，其特征在于，还包括设置于所述准直光路中并位于所述粉尘通路和所述光源之间的准直透镜组件、设置于所述第一耦合光路中并位于所述粉尘通路和所述第一光电二极管之间的第一平凸镜组以及设置于所述第二耦合光路中并位于所述粉尘通路和所述第二光电二极管之间的第二平凸镜组。7.一种粉尘浓度测量方...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁齐山，李雪鹏，陆宁，
申请(专利权)人：宇星科技发展深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44