一种粉尘浓度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种粉尘浓度测量装置。该粉尘浓度测量装置包括激光输入单元、粉尘浓度测量单元和激光输出检测单元，其中激光输入单元包括激光器、输入光纤、分束器和输入准直器；粉尘浓度测量单元包括多对全反射平面；激光输出检测单元包括输出准直器、输出光纤和光电探测器；由激光器发射经输入光纤传输至分束器分束后的激光分别通过输入准直器进入粉尘浓度测量单元，并分别经各对全反射平面反射，之后分别通过输出准直器经输出光纤传输至光电探测器，并且各对全反射平面之间的距离不相等。采用全反射平面镜将测量光场进行多次反射，延长测量光路的长度；采用双光路差分测量方法，消除了传感器的系统误差以及矿用光学器件表面落尘误差等问题。

Dust concentration measuring device

The invention relates to a dust concentration measuring device. The dust concentration measuring device comprises a laser input unit, the dust concentration measurement unit and laser detection unit, wherein the laser input unit comprises a laser, beam splitter, optical fiber input and input collimator; dust concentration measurement unit comprises a plurality of reflecting plane; laser detection unit includes an output collimator, output optical fiber and the photoelectric detector by laser; the input of the optical fiber transmission to the laser beam splitter splitter after respectively through input into collimator dust concentration measurement unit, and respectively by each pair of reflecting plane reflection, then respectively through an output collimator output by the optical fiber transmission to the photoelectric detector, and each of total reflection plane distance is not equal. The measurement of light field is repeatedly reflected by the total reflection mirror, extend the measurement optical path length; the double optical path difference measurement method, eliminates the problem of the sensor system error and mine dust surface error of optical devices.

【技术实现步骤摘要】
一种粉尘浓度测量装置
本专利技术涉及浓度测量领域，尤其涉及一种粉尘浓度测量装置。
技术介绍
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。例如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。而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。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。但是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，否则会损伤呼吸道，影响健康。另外，由于测量仪器位于高粉尘区域，长时间使用后仪器表面或仪器内必定粉尘沉积，会影响测量精度。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种安全性好、精度高、能够实现远程实时测量的粉尘浓度测量装置。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种粉尘浓度测量装置，包括激光输入单元、粉尘浓度测量单元和激光输出检测单元，其中：所述激光输入单元包括激光器、输入光纤、分束器和输入准直器；所述粉尘浓度测量单元包括多对全反射平面；所述激光输出检测单元包括输出准直器、输出光纤和光电探测器；由所述激光器发射经所述输入光纤传输至所述分束器分束后的激光分别通过所述输入准直器进入所述粉尘浓度测量单元，并分别经各对全反射平面反射，之后分别通过所述输出准直器经输出光纤传输至所述光电探测器，并且其中，各对全反射平面之间的距离不相等。进一步的，所述分束器将所述激光分成两束光强相同且相互平行的第一测量光和第二测量光；所述输入准直器包括第一输入准直器和第二输入准直器；所述粉尘浓度测量单元包括第一全反射平面镜、第二全反射平面镜和第三全反射平面镜，其中所述第一全反射平面镜与所述第二全反射平面镜构成第一对全反射平面，所述第一全反射平面镜与所述第三全反射平面镜构成第二对全反射平面；所述输出准直器包括第一输出准直器和第二输出准直器；所述输出光纤包括第一输出光纤和第二输出光纤；所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器；所述第一测量光在通过所述第一输入准直器后经过在所述第一全反射平面镜和所述第二全反射平面镜之间的多次反射，然后通过所述第一输出准直器经第一输出光纤传输至所述第一光电探测器；所述第二测量光在通过所述第二输入准直器后经过在所述第一全反射平面镜和所述第三全反射平面镜之间的多次反射，然后通过所述第二输出准直器经第二输出光纤传输至所述第二光电探测器。进一步的，所述第一测量光在所述第一全反射平面镜与所述第二全反射平面镜之间进行多次反射，所述第二测量光在所述第一全反射平面镜与所述第三全反射平面镜之间进行多次反射，并且所述第一测量光与所述第二测量光的反射次数相同。进一步的，粉尘浓度测量装置还包括第一单透镜整形器和第二单透镜整形器，从所述第一输入准直器输出的第一测量光在经过所述第一单透镜整形器之后再进入所述粉尘浓度测量单元，从所述第二输入准直器输出的第二测量光在经过所述第二单透镜整形器之后再进入所述粉尘浓度测量单元。进一步的，所述第一全反射平面镜、所述第二全反射平面镜与所述第三全反射平面镜平行设置，其中：所述第二全反射平面镜与所述第三全反射平面镜相连成整体，构成台阶结构；所述第一全反射平面镜位于所述第二全反射平面镜与所述第三全反射平面镜上方，并通过连杆与由所述第二全反射平面镜和所述第三全反射平面镜构成的台阶结构固定连接。进一步的，所述第一输入准直器和所述第二输入准直器相互平行且倾斜地嵌入所述第一全反射平面镜一端的上表面。进一步的，所述第一单透镜整形器对应所述第一输入准直器嵌入在所述第一全反射平面镜的下表面；所述第二单透镜整形器对应所述第二输入准直器嵌入在所述第一全反射平面镜的下表面。进一步的，所述第一输入准直器与所述第一单透镜整形器位于同一直线上，所述第一输入准直器与所述第一全反射平面镜保持90°-180°的安装角度；所述第二输入准直器与所述第二单透镜整形器位于同一直线上，所述第二输入准直器与所述第一全反射平面镜保持90°-180°的安装角度。进一步的，所述第一输出准直器位于所述第一全反射平面镜另一端，倾斜地贯穿所述第一全反射平面镜且倾斜角度同所述第一输入准直器与所述第一全反射平面镜所成的角度互补；所述第二输出准直器位于所述第一全反射平面镜另一端，倾斜地贯穿所述第一全反射平面镜且倾斜角度同所述第二输入准直器与所述第一全反射平面镜所成的角度互补。进一步的，所述激光器远离所述粉尘浓度测量单元，所述光电探测器远离所述粉尘浓度测量单元。本专利技术的一种粉尘浓度测量装置，具有以下有益效果：1、利用测量区空气中粉尘颗粒对于光信号的传输损耗进行测量，传感区为纯光路系统设计，具有绝对安全的优点；2、测量过程以光速进行，不存在时延问题，可达到实时测量效果；3、采用光学扩束系统对光纤输出的激光进行扩束，可以提高测量区域截面积，其测量结果将对较大空间中粉尘浓度的平均参量进行反映；4、采用双光路差分测量方法，消除了传感器的系统误差以及矿用光学器件表面落尘误差等问题，做到仅对被测路径上的粉尘浓度进行实时监测与测量的目的，提高了测量精度；5、采用全反射平面镜将测量光场进行多次反射，延长测量光路的长度，其测量结果可以反映大空间范围的粉尘浓度分布情况；6、利用单透镜整形器对准直器的输出光进行能量平均化处理，使得对于粉尘浓度的测量在均匀分布的光场下进行，可改善测量空间范围内粉尘浓度的非均匀分布问题对测量结果的不利影响；7、本专利技术的粉尘浓度测量装置，易于在矿井环境现有光纤传输系统上嫁接使用，并利用现有传输系统进行远距离传输，因此可实现远程监测。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中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它附图。图1为本专利技术的粉尘浓度测量装置的结构示意图；图中：1-激光器，2-输入光纤，3-分束器，41-第一输入准直器，42-第二输入准直器，51-第一输出准直器，52-第二输出准直器，61-第一输出光纤，62-第二输出光纤，71-第一光电探测器，72-第二光电探测器，81-第一单透镜整形器，82-第二单透镜整形器，91-第一全反射平面镜，92-第二全反射平面镜，93-第三全反射平面镜。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，为本专利技术的一种粉尘浓度测量装置，该粉尘浓度测量装置包括激光输入单元、粉尘浓度测量单元和激光输出检测单元，其中：激光输入单元包括激光器1、输入光纤2、分束器3和输入准直器；粉尘浓度测量单元包括多对全反射平面；激光输出检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉尘浓度测量装置，其特征在于，包括激光输入单元、粉尘浓度测量单元和激光输出检测单元，其中：所述激光输入单元包括激光器、输入光纤、分束器和输入准直器；所述粉尘浓度测量单元包括多对全反射平面；所述激光输出检测单元包括输出准直器、输出光纤和光电探测器；由所述激光器发射经所述输入光纤传输至所述分束器分束后的激光分别通过所述输入准直器进入所述粉尘浓度测量单元，并分别经各对全反射平面反射，之后分别通过所述输出准直器经输出光纤传输至所述光电探测器，并且其中，各对全反射平面之间的距离不相等。

【技术特征摘要】
1.一种粉尘浓度测量装置，其特征在于，包括激光输入单元、粉尘浓度测量单元和激光输出检测单元，其中：所述激光输入单元包括激光器、输入光纤、分束器和输入准直器；所述粉尘浓度测量单元包括多对全反射平面；所述激光输出检测单元包括输出准直器、输出光纤和光电探测器；由所述激光器发射经所述输入光纤传输至所述分束器分束后的激光分别通过所述输入准直器进入所述粉尘浓度测量单元，并分别经各对全反射平面反射，之后分别通过所述输出准直器经输出光纤传输至所述光电探测器，并且其中，各对全反射平面之间的距离不相等。2.如权利要求1所述的粉尘浓度测量装置，其特征在于：所述分束器将所述激光分成两束光强相同且相互平行的第一测量光和第二测量光；所述输入准直器包括第一输入准直器和第二输入准直器；所述粉尘浓度测量单元包括第一全反射平面镜、第二全反射平面镜和第三全反射平面镜，其中所述第一全反射平面镜与所述第二全反射平面镜构成第一对全反射平面，所述第一全反射平面镜与所述第三全反射平面镜构成第二对全反射平面；所述输出准直器包括第一输出准直器和第二输出准直器；所述输出光纤包括第一输出光纤和第二输出光纤；所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器；所述第一测量光在通过所述第一输入准直器后经过在所述第一全反射平面镜和所述第二全反射平面镜之间的多次反射，然后通过所述第一输出准直器经第一输出光纤传输至所述第一光电探测器；所述第二测量光在通过所述第二输入准直器后经过在所述第一全反射平面镜和所述第三全反射平面镜之间的多次反射，然后通过所述第二输出准直器经第二输出光纤传输至所述第二光电探测器。3.如权利要求2所述的粉尘浓度测量装置，其特征在于，所述第一测量光在所述第一全反射平面镜与所述第二全反射平面镜之间进行多次反射，所述第二测量光在所述第一全反射平面镜与所述第三全反射平面镜之间进行多次反射，并且所述第一测量光与所述第二测量光的反射次数相同。4.如权利要求2所述的粉尘浓度测量装置，其特征在于，还包括第一单透镜整形器和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海强，柴敬，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61