一种光纤式粉尘浓度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及粉尘浓度测量技术领域，具体公开了一种光纤式粉尘浓度测量装置，包括光源部分、测量部分、信号转换部分，光源部分包括激光器和第一耦合器，测量部分包括第一激光调整端、衰减区、第二激光调整端，第一连接杆、第二连接杆，信号转换部分包括第二耦合器与探测器。激光由激光器发射并通过第一耦合器耦合以后传输至测量部分，激光在衰减区进行测量以后传输至信号转换部分将光信号转化为电信号，数据处理部分将接收到的电信号进行计算得出激光衰减系数，进而得出待测气体的粉尘浓度。本实用新型专利技术利用光纤传输光信号，实现了远程测量。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤式粉尘浓度测量装置
本技术涉及粉尘浓度测量领域，尤其涉及一种光纤式粉尘浓度测量装置。
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。而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。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。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；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，有很大的安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种光纤式粉尘浓度测量装置，通过光纤将光信号传输至测量区域，测量区域设置单透镜整形器将用于测量的激光能量空间分布均匀化，测量后再将光信号经光纤传出，即实现了远程测量，又提高了测量精度。本技术的一种光纤式粉尘浓度测量装置，包括光源部分、测量部分、信号转换部分，光源部分产生激光并通过光纤传输至测量部分，激光通过测量部分测量后通过光纤传输至信号转换部分，其中测量部分位于测量现场，光源部分与信号转换部分远离测量部分；测量部分包括第一激光调整端、衰减区、第二激光调整端、第一连接杆、第二连接杆；第一激光调整端与第二激光调整端之间为衰减区，且第一激光调整端与第二激光调整端通过第一连接杆、第二连接杆并行固定连接，衰减区内为含有粉尘的待测气体。进一步的,光源部分包括激光器与第一耦合器，激光器发射激光并通过第一耦合器耦合后由光纤传输至测量部分。进一步的,信号转换部分包括探测器，探测器将输入信号转换部分的激光信号转化为电信号。进一步的,第一激光调整端还包括准直器、第一平透镜以及单透镜整形器，其中准直器与第一平透镜分别位于单透镜整形器的两侧，光源部分发出的激光从光纤中传出后依次通过准直器、单透镜整形器、第一平透镜后射入衰减区。进一步的,第二激光调整端包括第二平透镜、倒置准直器，倒置准直器位于第二平透镜的后方，其中通过衰减区的激光进入第二激光调整端后依次射入第二平透镜与倒置准直器。进一步的,光纤式粉尘浓度测量装置还包括定向耦合器，其中光源部分与信号转换部分均通过定向耦合器与测量部分连接；光源部分发射激光并传输至定向耦合器，定向耦合器将发射激光通过光纤传输至测量部分。进一步的,第二激光调整端包括第二平透镜与全反射镜，其中全反射镜位于第二平透镜的后方，通过衰减区的激光进入第二激光调整端后依次射入第二平透镜、全反射镜，全反射镜将激光原路返回，从第一激光调整端输出。进一步的,由全反射镜反射的激光经第一激光调整端输出后通过光纤传输至定向耦合器，定向耦合器将反射后的激光传输至信号转换部分；由定向耦合器射出的激光传输至测量部分所用的光纤与反射回并通过第一激光调整端后传输至定向耦合器的激光所用的光纤为同一根。进一步的,信号转换部分还包括第二耦合器，激光经过第二耦合器耦合后输入探测器。进一步的，还包括数据处理部分，其中数据处理部分与探测器连接，探测器将电信号发送至数据处理部分进行处理。本技术的一种光纤式粉尘浓度测量装置，具有以下有益效果：1、测量部分为纯光学结构，放置在测量现场非常安全；2、采用准直器对光纤输出的激光进行扩束，可以提高测量区域截面积，其测量结果能反映较大空间中粉尘的浓度；3、设置倒置准直器将激光进行缩束，便于光纤的传输；4、设置定向耦合器以及反射式测量方法，使用一根光纤完成输入测量部分的激光和输出测量部分的激光的传输，节约成本；5、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；6、利用测量区粉尘浓度对于扩束光光强损耗的影响进行测量，测量过程以光速进行，不存在延时问题，可达到实时测量效果。附图说明为了更清楚的说明本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为本技术的光纤式粉尘浓度测量装置第一个实施例；图2为本技术的光纤式粉尘浓度测量装置第二个实施例；图中：1-第一激光调整端、2-衰减区、3-第二激光调整端、4-第一连接杆、5-第二连接杆、6-激光器、7-第一耦合器、8-探测器、9-准直器、10-第一平透镜、11-单透镜整形器、12-第二平透镜、13-倒置准直器、14-定向耦合器、15-全反射镜、16-第二耦合器。具体实施方式下面将结合本技术中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术的保护范围。如图1所示，一种光纤式粉尘浓度测量装置，包括光源部分、测量部分、信号转换部分，光源部分产生激光并通过光纤传输至测量部分，激光通过测量部分测量后通过光纤传输至信号转换部分，光纤的两端与各部件之间的连接方式本实施例不做具体限定，优选的，选用法兰连接。测量部分位于测量现场，光源部分与信号转换部分远离测量部分，由于测量部分与光源部分及信号转换部分之间通过光纤连接，操作人员在远离测量现场的地方操作光源部分与信号转换部分，光纤将测量激光进行传输，从而实现粉尘浓度的远程测量。测量部分包括第一激光调整端1、衰减区2、第二激光调整端3、第一连接杆4、第二连接杆5；第一激光调整端1与第二激光调整端3通过第一连接杆4、第二连接杆5并行固定连接，在不影响激光传输的条件下，可选用一个连接杆将第一激光调整端1与第二激光调整端3连接到一起，或者为固定第一激光调整端1与第二激光调整端3，也可选用多个连接杆进行固定连接；第一激光调整端1与第二激光调整端3之间为衰减区2，衰减区2为内为含有粉尘的待测气体。具体的,光源部分包括激光器6与第一耦合器7，由于激光器6发射的激光近似为平行光，先通过第一耦合器7将激光进行耦合聚焦以后由光纤传输至测量部分。具体的,信号转换部分包括探测器8，探测器8将输入信号转换部分的激光信号转化为电信号。探测器8将光信号转化为电信号后，便于后期数据的计算与整理。具体的,第一激光调整端1还包括准直器9、第一平透镜10以及单透镜整形器11，其中准直器9与第一平透镜10分别位于单透镜整形器11的两侧，光源部分发出的激光从光纤中传出后依次通过准直器9、单透镜整形器11、第一平透镜10后射入衰减区2。通过光纤输入测量部分的激光是经过第一耦合器7聚焦之后传输的，所以在激光进入衰减区2进行衰减之前，需要将激光通过准直器9进行扩束变成宽束光，但由于扩束后的宽束光仍为高斯光分布，其光截面能量空间分布不均匀，如果直接照射到衰减区2进行激光的衰减，则在后期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤式粉尘浓度测量装置，其特征在于，包括光源部分、测量部分、信号转换部分，所述光源部分产生激光并通过光纤传输至所述测量部分，激光通过所述测量部分完成测量后通过光纤传输至所述信号转换部分，其中：所述测量部分位于测量现场，所述光源部分与所述信号转换部分远离所述测量部分；所述测量部分包括第一激光调整端、衰减区、第二激光调整端、第一连接杆、第二连接杆；所述第一激光调整端与所述第二激光调整端之间为所述衰减区，且所述第一激光调整端与所述第二激光调整端通过所述第一连接杆、所述第二连接杆并行固定连接，所述衰减区内为含有粉尘的待测气体。

【技术特征摘要】
1.一种光纤式粉尘浓度测量装置，其特征在于，包括光源部分、测量部分、信号转换部分，所述光源部分产生激光并通过光纤传输至所述测量部分，激光通过所述测量部分完成测量后通过光纤传输至所述信号转换部分，其中：所述测量部分位于测量现场，所述光源部分与所述信号转换部分远离所述测量部分；所述测量部分包括第一激光调整端、衰减区、第二激光调整端、第一连接杆、第二连接杆；所述第一激光调整端与所述第二激光调整端之间为所述衰减区，且所述第一激光调整端与所述第二激光调整端通过所述第一连接杆、所述第二连接杆并行固定连接，所述衰减区内为含有粉尘的待测气体。2.如权利要求1所述的一种光纤式粉尘浓度测量装置，其特征在于,所述光源部分包括激光器与第一耦合器，所述激光器发射激光并通过第一耦合器耦合后由光纤传输至所述测量部分。3.如权利要求1所述的一种光纤式粉尘浓度测量装置，其特征在于,所述信号转换部分包括探测器，所述探测器将输入所述信号转换部分的激光信号转化为电信号。4.如权利要求1所述的一种光纤式粉尘浓度测量装置，其特征在于,所述第一激光调整端还包括准直器、第一平透镜以及单透镜整形器，其中：所述准直器与所述第一平透镜分别位于所述单透镜整形器的两侧，所述光源部分发出的激光从光纤中传出后依次通过所述准直器、单透镜整形器、第一平透镜后射入所述衰减区。5.如权利要求4所述的一种光纤式粉尘浓度测量装置，其特征在于,所述第二激光调整端包括第二平透镜、倒置准直器，所述倒置准直器位于所述第二平透镜的后方，其中：...

【专利技术属性】
技术研发人员：党文佳，李玉婷，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：新型
国别省市：陕西,61