光干涉闪烁法检测烟气流速的方法及新型烟气流速测量仪技术

本发明专利技术提出光干涉闪烁法检测烟气流速的方法及新型烟气流速测量仪，测量仪包括相互平行的第一光源和第二光源、安装于污染源管道取样孔两侧且相互平行的第一反射镜和第二反射镜，第一光源的光线照射在第一反射镜后分为反射光和透射光，两路光线照射在第二反射镜后部分光线汇合发生干涉，由第一光电探测器接收该干涉光束，同样的第二光源的光线经过第一反射镜和第二反射镜后形成的干涉光束经第一光电探测器接收。本发明专利技术可检测流速低于5m/s的气体流速，适应范围广，可靠性强。可靠性强。可靠性强。

【技术实现步骤摘要】
光干涉闪烁法检测烟气流速的方法及新型烟气流速测量仪


[0001]本专利技术属于污染物监测设备领域，尤其涉及光干涉闪烁法检测烟气流速的方法及新型烟气流速测量仪。

技术介绍

[0002]为改善大气环境的质量，切实解决影响科学发展和损害群众健康的突出环境问题，防范环境风险，国家对污染物排放逐步制定和实施了节能减排、排污收费和总量控制等一系列方针。根据环境保护和总量控制工作需要，要有效管理企业排污，确保排放控制指标的顺利实现，一方面要从技术和控制手段上减少污染气体的排放，另一方而要保证监测数据的准确可靠，因此需要我们对现有监测技术进行不断研究和改进。其中烟气流速是确定排污企业污染物排放总量的重要参数，烟气流速的测定为总量控制计划的实施提供数据基础，同时固定污染源烟气流速的准确测定，也是自动在线监测数据真实反应企业主要污染物排放情况的重要前提。
[0003]当前我国固定污染源烟气监测标准中规定的烟气流速测定的标准方法均采用皮托管法，适用条件为流速大于4.5m/s的烟气。其中，标准型皮托管法适用于测量较清洁的排气。而固定污染源企业特别是兼顾冬季供暖的企业在非采暖期运行负荷较低，废气排放流速大都小于5m/s。此外烟气经过脱硝、湿法脱硫、湿法除尘等治污设施后，排放烟气温度低、湿度大，对流速测定方法要求更高。低流速下流量测量不准确是导致污染源自动监测数据利用率不高的重要制约因素，严重影响对废气排放企业排污量统计的准确性。
[0004]申请号为201110054000.6的专利技术专利公开了一种烟气流速测量仪及测量方法，该烟气流速测量仪包括两组分设于烟道两侧的光发射系统和光接收系统，其中光发射系统包括有LED光源和位于LED光源出射光路上的准直透镜，光接收系统包括有聚焦透镜和位于聚焦透镜透射光路上的光电探测器，所述的LED光源发出的光束经准直透镜准直为平行光束后穿过烟道，再由聚焦透镜接收并送入光电探测器；所述的光电探测器通过数据处理系统外接数字显示器。其原理是利用气体的不均匀性对光路的影响，使得光信号发生变化，然后计算两路光信号的互相关性来测量流速，要求气体的不均匀性能够造成足够强度的光强度变化才能进行测量，对气体的不均匀性有较高要求。实际工作中遇到较为干净均匀的气体，则仪器经常会出现示值异常，无法正常工作的问题，极大的限制了仪器的应用范围。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有的烟气流速测量仪无法测量低速、较为干净均匀的气体的技术问题，提出一种适应范围广、采用光干涉法和光闪烁原理的烟气流速测量方法和测量仪。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种新型烟气流速测量仪，包括相互平行的第一光源和第二光源、安装于污染源管道取样孔两侧且相互平行的第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜和第二反射镜前表面为半反半透面，后表面为高反射面，第一光源的光线照射在第一反射镜后分为反射光和透
射光，两路光线照射在第二反射镜后部分射出光线汇合发生干涉，由第一光电探测器接收该干涉光束，同样的第二光源的光线经过第一反射镜和第二反射镜后形成的干涉光束被第二光电探测器接收。
[0008]作为优选，所述第一光源和第二光源为激光。
[0009]作为优选，第一光源和第二光源的光路上设置有准直透镜。
[0010]作为优选，所述第一光电探测器和第二光电探测器的光路上设置有汇聚透镜。
[0011]作为优选，所述第一光源和第二光源平行于污染源管道，第一反射镜和第二反射镜与污染源管道呈45度夹角。
[0012]一种新型烟气流速测量仪，包括分别安装于污染源管道两侧的半反半透镜和第一反射镜，半反半透镜的一侧安装有相互平行的第一光源和第二光源，另一侧安装有第二反射镜；第一光源发射的光线经半反半透镜后分为反射光和透射光，反射光垂直照射在第一反射镜后反回半反半透镜后透射至第一光电探测器，透射光垂直照射在第二反射镜反射回半反半透镜后反射至第一光电探测器，并与反射光形成干涉，同样的第二光源发射的光线形成干涉并被第二光电探测器接收。
[0013]作为优选，第一光源和第二光源采用相干长度超过10米的高相干性激光器。
[0014]作为优选，所述第一反射镜与第二反射镜垂直，半反半透镜与第一反射镜呈45度角。
[0015]作为优选，所述第一光源和第二光源之间的距离为40
‑
60mm。
[0016]作为优选，所述第一光源、第二光源、第一光电探测器和第二光电探测器前端设置有反吹保护装置。
[0017]本专利技术还提出一种光干涉闪烁法检测烟气流速的方法，包括以下步骤：设置两组或者多组光源发射出相互平行的出射线；每组出射线均由光学器件分成两路或多路相干光，其中至少一路光线穿过烟道，此后每两路光经光学器件后重合射出发生干涉；设置光电探测器接收干涉信号并记录信号变化；两组或多组出射线分别发生上述过程，通过计算相关性和相位差计算出渡越时间，最终计算出烟气流速。
[0018]作为优选，对两个探测器分别接收到的光电信号x(t)和y(t)作互相关运算得到互相关函数Rxy(τ)，互相关函数由下式计算得出，
[0019][0020]互相关函数峰值位置即为两信号的相位差，所对应的时间位移τ0即为渡越时间，设L为两个探测器之间的距离，那么被测流体混合速度v
cp
＝L/τ0。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0022]采用上述方法的新型烟气流速测量仪通过反射镜或反射镜与半反半透镜的组合使第一光源与第二光源的发射光线经过烟气后分别发生干涉，由于干涉法对气体不均匀性具有高度敏感性，所以对于普通光闪烁法无法适用的烟气较为均匀的烟气或者管道气仍然能够测量，其适应范围广。由于干涉产生的信号变化幅度远远大于原来的光闪烁幅度，并且干涉造成的信号变化频率高，能够很好的和环境干扰区分开，具有很高的可靠性和抗干扰能力，其可靠性高。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例2的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例3的结构示意图；
[0025]以上各图中：1、第一光源；2、第二光源；3、第一反射镜；31、部分反射部分透射面；32、全反射面；4、第二反射镜；5、第一光电探测器；6、第二光电探测器；7、准直透镜；8、汇聚透镜；9、污染源管道；10、取样孔；11、半反半透镜。
具体实施方式
[0026]为了更好的理解本专利技术，下面结合附图和实施例做具体说明。
[0027]实施例1
[0028]一种光干涉闪烁法检测烟气流速的方法，包括以下步骤：设置两组或者多组光源发射出相互平行的出射线；每组出射线均由光学器件分成两路或多路相干光，其中至少一路光线穿过烟道，此后每两路光经光学器件后重合射出发生干涉；设置光电探测器接收干涉信号并记录信号变化；两组或多组出射线分别发生上述过程，通过计算相关性计算出渡越时间，最终计算出烟气流速。
[0029]设两个光源或者两个探测器之间的距离为L，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型烟气流速测量仪，其特征在于：包括相互平行的第一光源和第二光源、安装于污染源管道取样孔两侧且相互平行的第一反射镜和第二反射镜，第一、第二反射镜的前表面为半反半透面，后表面为高反射面，第一光源的光线照射在第一反射镜后分为反射光和透射光，两路光线照射在第二反射镜后部分射出光线汇合发生干涉，由第一光电探测器接收该干涉光束，同样的第二光源的光线经过第一反射镜和第二反射镜后形成的干涉光束经第二光电探测器接收。2.根据权利要求1所述的新型烟气流速测量仪，其特征在于：所述第一光源和第二光源为激光。3.根据权利要求2所述的新型烟气流速测量仪，其特征在于：第一光源和第二光源的光路上设置有准直透镜。4.根据权利要求1所述的新型烟气流速测量仪，其特征在于：所述第一光电探测器和第二光电探测器的光路上设置有汇聚透镜。5.根据权利要求1所述的新型烟气流速测量仪，其特征在于：所述第一光源和第二光源平行于污染源管道，第一反射镜和第二反射镜与污染源管道呈45度夹角。6.一种新型烟气流速测量仪，其特征在于：包括分别安装于污染源管道两侧的半反半透镜和第一反射镜，半反半透镜的一侧安装有相互平行的第一光源和第二光源，另一侧安装有第二反射镜；第一光源发射的光线经半反半透镜后分为反射光和透射光，反射光垂直照射在第一反射镜后返回半反半透镜后透射至第一光电探测器，透射光垂直照射在第二反射镜反射回半反半透镜后反射至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠民，巩永存，刘永超，何春雷，
申请(专利权)人：青岛众瑞智能仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：