本发明专利技术提供了一种具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪，包括：分光棱镜，设置在激光源发出的激光束的光路上，其将激光束分为两束，一束为校准光，另一束为测量光；校准光射入烟囱中并在烟囱的内壁上产生光斑，测量光射入烟囱中与颗粒物相作用形成后向散射光；光电探测器用于接收光斑或后向散射光的光信号；遮挡机构，同一时刻，仅有一束光能够通过遮挡机构射入烟囱中。本发明专利技术还提供了一种前述具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪的使用方法。本发明专利技术的有益之处在于，通过在现有激光后向散射粉尘仪的基础上增加分光棱镜和遮挡机构，配合其使用方法可以在线获得自动实时更新的背景光修正系数，确保获得准确的测量结果。确保获得准确的测量结果。确保获得准确的测量结果。
【技术实现步骤摘要】
具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪及其使用方法
[0001]本专利技术涉及激光测尘
，尤其涉及一种具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪及其使用方法。
技术介绍
[0002]在固定污染源颗粒物检测应用中，如果烟囱的温度特别高(超过200℃)，采用安装方便、适应性强的激光后向散射粉尘仪进行粉尘浓度检测将非常具有优势。现有的激光后向散射粉尘仪如图1所示，激光源3发出的激光束6射入烟囱1，激光束6与烟囱1中的颗粒物2相互作用产生散射，当颗粒物2浓度升高时，颗粒物2的总散射截面积增大，后向散射光7增强，即粉尘浓度C和信号光能量Ps成线性比例关系。光电探测器4检测到经接收镜头5会聚后的后向散射光7的光信号后，可以通过线性拟合公式C＝K*Ps+B获得粉尘浓度C。然而烟囱1的内壁带来的背景光会随着工作年限、气候甚至工况的变化而变化，导致光电探测器4产生严重的零点漂移。
[0003]为获得准确的背景光修正系数，现有的解决方案有：1)设置一个零点漂移补偿装置，通常为电位器或者数字寄存器，用来手动补偿该漂移，其存在的问题是具有环保造假风险；2)采用双检测器通过实时差分法来补偿零点漂移，其存在的问题是光路复杂，光路调节和双检测器平衡校准非常困难，并且抗震性较差。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪，以解决上述问题。
[0005]本专利技术提供了一种具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪，包括设置在烟囱外的激光源和光电探测器，还包括：分光棱镜，设置在所述激光源发出的激光束的光路上，其将所述激光束分为两束，一束为校准光，另一束为测量光；所述校准光射入所述烟囱中并在所述烟囱的内壁上产生光斑，所述测量光射入所述烟囱中与颗粒物相作用形成后向散射光；所述光电探测器用于接收所述光斑或后向散射光的光信号；遮挡机构，设置在所述烟囱和分光棱镜之间，用于遮挡所述校准光或测量光，同一时刻，仅有一束光能够通过所述遮挡机构射入所述烟囱中。
[0006]优选地，还包括光阑和接收镜头，所述光阑和接收镜头设置在所述烟囱和光电探测器之间，所述光斑正对所述光阑且能够在所述光电探测器中成像。
[0007]优选地，所述分光棱镜角度可调节地设置在安装座中。
[0008]优选地，所述遮挡机构包括直线驱动装置以及由所述直线驱动装置驱动的挡板。
[0009]优选地，所述挡板由黑色吸光塑料制成。
[0010]本专利技术还提供了一种前述具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪的使用方法，包括：
[0011]S1、在烟囱外布置好激光后向散射粉尘仪；
[0012]S2、当烟囱处于停炉状态时，遮挡机构先挡住校准光，仅由测量光射入烟囱中，此时光电探测器测得初始测量背景光能量Pbm0；接着遮挡机构挡住测量光，仅由校准光射入烟囱中，此时光电探测器测得初始校准背景光能量Pbc0；
[0013]S3、烟囱正常工作一定时间后，遮挡机构先挡住校准光，仅由测量光射入烟囱中，此时光电探测器测得的能量记为Px
i
，信号光能量Ps
i
＝Px
i
‑
Pbm0*Kb
i
，其中，i≥1，Kb
i
为背景光修正系数，Kb1为预设初始值；接着遮挡机构挡住测量光，仅由校准光射入烟囱中，此时光电探测器测得的能量记为Py
i
，校准背景光能量Pbc
i
＝Py
i
‑
Ps
i
，Kb
i+1
＝Pbc
i
/Pbc0，其中，i≥1。
[0014]本专利技术的有益之处在于，通过在现有激光后向散射粉尘仪的基础上增加分光棱镜和遮挡机构，配合其使用方法可以在线获得实时自动更新的背景光修正系数，免去操作人员将设备拿回实验室进行计算分析的时间成本，避免人为干涉带来的环保造假风险，确保获得准确的测量结果。
附图说明
[0015]图1为现有激光后向散射粉尘仪的工作状态示意图；
[0016]图2为本专利技术的激光后向散射粉尘仪的工作状态示意图；
[0017]图3为分光棱镜的结构示意图。
[0018]元件标号说明：
[0019]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
烟囱
[0020]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
颗粒物
[0021]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光源
[0022]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光电探测器
[0023]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接收镜头
[0024]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光束
[0025]61
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
校准光
[0026]62
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量光
[0027]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
后向散射光
[0028]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分光棱镜
[0029]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
遮挡机构
[0030]10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光阑
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本专利技术，而并非对本专利技术的限制。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0034]如图2所示，本专利技术提供了一种具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪，包括设置在烟囱1外的激光源3、分光棱镜8、遮挡机构9、光阑10、接收镜头5和光电探测器4，激光源3、分光棱镜8和遮挡机构9均位于光阑10、接收镜头5和光电探测器4的上方，这样设置有助于光电探测器4接收后向散射光7。本领域技术人员也可以根据需要，对零部件之间的安装位置进行调整。
[0035]在具体实施中，激光源3为650nm红光激光器，其通过准直透镜将出射光整理成平行光。
[0036]分光棱镜8设置在激光源3发出的激光束6的光路上，其将激光束6分为两束，一束为校准光61，另一束为测量光62。其中，校准光61射入烟囱1中并在烟囱1的内壁上产生光斑，测量光62射入烟囱1中与颗粒物2相作用形成后向散射光7。光阑10、接收镜头5和光电探测器4依次同轴设置，且与烟囱1之间的距离逐渐变大。光阑10起到视场本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有背景光补偿功能的激光后向散射粉尘仪，包括设置在烟囱(1)外的激光源(3)和光电探测器(4)，其特征在于，还包括：分光棱镜(8)，设置在所述激光源(3)发出的激光束(6)的光路上，其将所述激光束(6)分为两束，一束为校准光(61)，另一束为测量光(62)；所述校准光(61)射入所述烟囱(1)中并在所述烟囱(1)的内壁上产生光斑，所述测量光(62)射入所述烟囱(1)中与颗粒物(2)相作用形成后向散射光(7)；所述光电探测器(4)用于接收所述光斑或后向散射光(7)的光信号；遮挡机构(9)，设置在所述烟囱(1)和分光棱镜(8)之间，用于遮挡所述校准光(61)或测量光(62)，同一时刻，仅有一束光能够通过所述遮挡机构(9)射入所述烟囱(1)中。2.根据权利要求1所述的激光后向散射粉尘仪，其特征在于，还包括光阑(10)和接收镜头(5)，所述光阑(10)和接收镜头(5)设置在所述烟囱(1)和光电探测器(4)之间，所述光斑正对所述光阑(10)且能够在所述光电探测器(4)中成像。3.根据权利要求1所述的激光后向散射粉尘仪，其特征在于，所述分光棱镜(8)角度可调节地设置在安装座中。4.根据权利要求1所述的激光后向散射粉尘仪，其特征在于，所述遮挡机构(9)包括直线驱动装置以及由所述直线驱动装置驱动的挡板。5.根据权利要求4所述的激光后向散射粉尘仪，其特征在于，所述挡板由黑色吸光塑料制成。6.一种如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李熠豪，王占锋，
申请(专利权)人：上海北分科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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