基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置制造方法及图纸

一种基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置，包括激光输出单元：向四个发射单元输出激光；四个发射单元：通过激光旋转扫描待测区域激光透射信号，分别通过第一动力机构安装于锅炉炉膛截面检测平台四角；多个接收单元：接收发射单元扫描的激光透射信号并转换为电信号，分别通过第二动力机构安装于检测平台四边，按预设角度，各接收、发射单元旋转至正对时完成信号接收；数据采集处理单元：通过数据采集卡采集接收单元接收的所有模拟信号转换为数字信号，并由计算机计算得出扫描区域的待测气体二维浓度分布。本实用新型专利技术可实时准确检测锅炉炉膛内截面气体产物浓度分布，有效提高气体浓度二维分布重建质量，降低检测成本。

【技术实现步骤摘要】
基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置
本技术涉及气体浓度检测
，尤其涉及一种基于自动扫描系统的TDLAS用于锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置。
技术介绍
电站锅炉等可控燃烧空间内燃烧气体的产物浓度及其分布的在线测量对于实现燃烧优化、提高燃烧效率和火焰品质、减少污染物的排放具有十分重要的意义。可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)是一种新兴的气体成分光谱学测量技术，凭借高光谱分辨率、高准确度、响应速度快、高灵敏度以及不易受其它气体干扰等特点，成为大气衡量气体、工业漏气、高温高速尾焰尾气等的有效监测手段。理论和实践证明将TDLAS技术结合层析成像技术应用到电站锅炉内气体成分浓度场的二维分布是可行的，而且大量仿真结果和实验数据验证了穿过待测区域的光路数越多，浓度分布图像重建质量会越好，但是现有的TDLAS气体检测系统中激光器和探测器多采用固定的布置方式，限制了光路数量，导致有效投影数据不足，严重影响浓度分布图像重建质量，难以普及应用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置，其可以实时精确地检测出锅炉炉膛内部截面的气体产物浓度分布情况，有效提高气体二维浓度分布图像重建精度，而且这种布置方式极大程度地减少了激光器的使用数量，降低了气体浓度检测系统的综合成本。为了实现上述目的，本技术提供一种基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置，其中包括：激光输出单元：用于向安装于锅炉炉膛截面的检测平台四角的发射单元分别输出一束激光；发射单元：用于发射所述激光输出单元输出的各束激光旋转扫描待测区域的激光入射信号，设置有四个，分别通过第一动力机构安装于锅炉炉膛截面的检测平台四角；接收单元：用于接收发射单元扫描的激光透射信号并转换为电信号，设置有多个，分别通过第二动力机构安装于锅炉炉膛截面的检测平台四边，按照预设角度，各所述接收单元和发射单元旋转至正对时完成信号接收；数据采集处理单元：用于通过数据采集卡采集接收单元接收的所有模拟信号转换为数字信号，并由计算机根据采集的数字信号计算得出扫描区域的待测气体二维浓度分布。优选地，所述激光输出单元包括函数信号发生器、激光控制器及激光器，所述函数信号发生器产生谐波输出到激光控制器，所述激光控制器控制激光器输出确定波长的激光。优选地，还包括光纤分束器，所述光纤分束器通过信号线与激光器电连接，所述光纤分束器将激光均分为多束。优选地，所述第一动力机构包括由所述计算机通过PLC控制的第一步进电机，所述第一步进电机通过第一电机固定结构安装于锅炉炉膛截面的检测平台四角，所述第一步进电机的输出轴与准直器连接。优选地，所述第二动力机构包括由所述计算机通过PLC控制的第二步进电机，所述第二步进电机通过第二电机固定结构安装于所述锅炉炉膛截面的检测平台的四边，所述第二步进电机的输出轴与焦距调节装置连接，所述焦距调节装置前、后端分别安装平凸透镜和光电探测器。优选地，所述数据采集处理单元包括数据采集卡，所述数据采集卡通过数据线与计算机、前置放大电路电连接，所述前置放大电路与所述光电探测器电连接。采用上述方案后，本技术基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置具有以下优益效果：1、本技术采用激光信号自动扫描接收检测方法，其采用激光信号自动扫描接收的方式，可以通过运动控制系统按照测量环境的需要设置激光束的扫描角度，实现满足要求的光路数量设置，有效地提高了气体二维浓度分布图像重建精度。而且这种布置方式极大程度地减少了激光器的使用数量，降低了气体浓度检测系统的综合成本，提高了系统的使用效率；2、本技术通过将发射单元与第一步进电机连接，接收单元与第二步进电机连接，由计算机通过PLC对第一步进电机、第二步进电机进行控制实现接收单元对激光透射信号的自动扫描接收，实现对气体二维浓度分布状态的实时监测，该检测装置中激光器数量减少，降低了TDLAS气体检测系统的综合成本，提高了系统的使用效率。附图说明图1为本技术基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置实施例一和二的结构示意图；图2为本技术基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置实施例一和二的激光输出单元结构示意图；图3为本技术基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置实施例一和二的数据采集处理单元结构示意图；图4为本技术基于自动扫描系统的TDLAS气体锅炉炉内二维浓度分布检测装置实施例一和二的发射单元与接收单元布置结构示意图；图5为本技术基于自动扫描系统的TDLAS气体锅炉炉内二维浓度分布检测装置实施例二的发射单元的第一动力结构示意图；图6为本技术基于自动扫描系统的TDLAS气体锅炉炉内二维浓度分布检测装置实施例二的接收单元的第二动力结构示意图。具体实施方式下面根据附图所示实施方式阐述本技术。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本技术的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。下面结合具体实施例阐述本技术的结构。如图1所示为本技术基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置实施例一的结构示意图，包括：激光输出单元1：用于向各发射单元2分别输出一束激光，结合图2所示，激光输出单元1包括函数信号发生器3、激光控制器4、激光器5及光纤分束器6，函数信号发生器3、激光控制器4、激光器5及光纤分束器6之间通过信号线电连接在一起。函数信号发生器3产生锯齿波输出到激光控制器4实现外部调谐，激光控制器4通过内部温度和电流控制模块控制激光器5使其扫描输出确定波长的激光，光纤分束器6将激光均分为四束；发射单元2：用于发射激光输出单元1输出的多束激光扫描待测气体区域的激光入射信号，发射单元2设置为四个，分别通过第一动力机构安装于锅炉炉膛截面的检测平台7四角；接收单元8：用于接收发射单元2扫描的激光透射信号并转换为电信号，接收单元8设置有多个，分别通过第二动力机构安装于锅炉炉膛截面的检测平台7的四边，按照预设角度，各接收单元8与发射单元2旋转至正对即同一中心线上时完成信号接收，这个预设角度是发射单元2和对应接收单元8旋转至正对即同一中心线时的角度，参考图4所示，本实施例在锅炉炉膛截面的检测平台7的四边各设置十个接收单元8；数据采集处理单元9：用于通过数据采集卡采集各接收单元8接收到的所有模拟信号并转换为数字信号输出至计算机，并由计算机10根据采集的数字信号算出扫描区域的待测气体二维浓度分布，结合图3所示，数据采集处理单元9包括数据采集卡11、计算机10及前置放大电路12，数据采集卡11通过数据线与计算机10电连接，前置放大电路12分别与接收单元8、数据采集卡11电连接。本实施例基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置的检测方法，包括如下步骤：(1)将四个激光发射单元2分别安装于锅炉炉膛截面的检测平台7的四角，与激光输出单元1相连接；(2)将多个激光接收单元2安装于锅炉炉膛截面的检测平台7的四边；(3)通过计算机10控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置，其特征在于，包括：激光输出单元：用于向安装于锅炉炉膛截面的检测平台四角的发射单元分别输出一束激光；发射单元：用于发射所述激光输出单元输出的各束激光旋转扫描待测区域的激光入射信号，设置有四个，分别通过第一动力机构安装于锅炉炉膛截面的检测平台四角；接收单元：用于接收发射单元扫描的激光透射信号并转换为电信号，设置有多个，分别通过第二动力机构安装于锅炉炉膛截面的检测平台四边，按照预设角度，各所述接收单元和发射单元旋转至正对时完成信号接收；数据采集处理单元：用于通过数据采集卡采集接收单元接收的所有模拟信号转换为数字信号，并由计算机根据采集的数字信号计算得出扫描区域的待测气体二维浓度分布。

【技术特征摘要】
1.一种基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置，其特征在于，包括：激光输出单元：用于向安装于锅炉炉膛截面的检测平台四角的发射单元分别输出一束激光；发射单元：用于发射所述激光输出单元输出的各束激光旋转扫描待测区域的激光入射信号，设置有四个，分别通过第一动力机构安装于锅炉炉膛截面的检测平台四角；接收单元：用于接收发射单元扫描的激光透射信号并转换为电信号，设置有多个，分别通过第二动力机构安装于锅炉炉膛截面的检测平台四边，按照预设角度，各所述接收单元和发射单元旋转至正对时完成信号接收；数据采集处理单元：用于通过数据采集卡采集接收单元接收的所有模拟信号转换为数字信号，并由计算机根据采集的数字信号计算得出扫描区域的待测气体二维浓度分布。2.根据权利要求1所述的一种基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气体二维浓度分布检测装置，其特征在于，所述激光输出单元包括函数信号发生器、激光控制器及激光器，所述函数信号发生器产生谐波输出到激光控制器，所述激光控制器控制激光器输出确定波长的激光。3.根据权利要求2所述的一种基于自动扫描系统的TDLAS锅炉炉内气...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄孝彬，陈雪雨，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京,11