可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置，包括左、右侧监测装置，左侧的监测装置尾部有多维调整架，多维调整架上固定有光纤耦合器，在光纤耦合器前方有样品池，样品池前方安有反射镜，反射镜正下方安有固定有另一个光纤耦合器的多维调整架，所述的另一个光纤耦合器通过光纤与远端光电二极管连接，所述反射镜前方有透视窗片；在右侧的监测装置中有安放在法兰盘正中的透视窗片与左侧的透视窗片对称，在右侧监测装置尾部还安有角反射镜。本实用新型专利技术与在线监测法和常用的对射式单光程系统相比，提高了对烟道有毒有害气体浓度实时测量的灵敏度，通过光纤耦合器和光纤传输将光学系统与信号处理及控制模块相分离，避免在易燃易爆环境下监测时发生危险的可能性。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Tunable laser diode double path light industrial flue on-line monitoring device

The utility model relates to a tunable laser diode dual optical path industrial flue on-line monitoring device, including the left and right monitoring device, monitoring device on the left side of the tail of a multidimensional adjustment, multidimensional adjusting frame are fixed on the optical fiber coupler, a sample pool in front of a mirror optical fiber coupler, an sample pool in front, just below the mirror a multidimensional frame is fixed with another optical fiber coupler, the other a fiber coupler connected by optical fiber and distal photodiode, the mirror in front of a window in the right side of the plate; monitoring device is placed in the middle of the flange of the window on the left side of the window plate and sheet symmetry. In the right tail is also provided with a monitoring device of corner reflector. The utility model and the on-line monitoring method and the common type single optical path system, improve the sensitivity of the real-time measurement of the concentration of poisonous and harmful gas flue, the optical system and signal processing and control module by separating fiber coupler and fiber transmission, to avoid the possibility of danger in flammable and explosive environment monitoring.

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种对气体浓度进行测量监测的装置，尤其是一种利用可调谐激光二极管吸收光谱技术对工业烟道在线监测的装置。
技术介绍
许多相关的工业生产中都需要对烟道中排放的HCL、 H2S、 CO等有毒有害气体浓度进行实时监测，并将监测结果用于改善生产的工艺、降低污染、窑炉节能和环境监测等方面。传统气体检测采用气相色谱法、湿化学等抽取式检测方法，但抽取式测量及预处理过程会有几十秒到几分钟的量级的时间延迟，这样就不能进行实时的分析和连续监测。此外工业排放过程中的气体往往温度很高，进行取样十分困难并且抽取系统的维护费用较大。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)是近年来发展起来的一种新型的气体检测方法，它利用半导体激光的可调谐特性来进行光谱检测的一种吸收光谱技术，通过与波长调制及谐波探测技术相结合，利用半导体激光的窄线宽、可调谐特性，通过扫描气体的一条振传吸收线实现气体浓度的快速检测，相比较传统气体监测方法而言，不需要对气体进行抽样，从而避免了对气流或其他气体的干扰，是一种高灵敏度、高分辨率、高选择性、快速响应的气体检测技术。这种测量技术应用在烟道气体浓度测量时，常采用将半导体激光发射光源固定于烟筒管道一侧，光电探测接收模块固定于管道另一侧的单光程对射式光学测量法。利用这种测量法，在对气体浓度进行测量时，其灵敏度会有达到一定测量极限，并且在一些含有易燃易爆气体(如甲垸)的危险工业环境下，如使用这种激光光源和光电探测模块与烟筒固定为一体的监测法，在操作时电流会增加引燃引爆这些气体的可能性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置，以解决目前技术对烟道排放的有毒有害气体进行监测时出现的易燃易爆危险性问题，以及监测灵敏度较低的问题。为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为一种可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置，其特征在于包括有烟气通道，所述的烟气通道的左、右两侧壁上有开孔，开孔上安装有透视窗片， 两侧壁的开孔外分别安装有筒体；有激光光源及其计算机控制装置，激光光源的 出射端耦合有出射光纤，所述出射光纤引入到所述的左侧的筒体内，所述的出射 光纤的端头前方的光路中，安装有光吸收池，光吸收池前方安装有45°平面反 射镜，所述的平面反射镜中央开有透射 L，平面反射镜的反射面朝向右侧的筒体 方向，所述的左侧的筒体内安装有接收光纤，所述的接收光纤的端头位于平面反 射镜下方;所述的右侧的筒体内安装有角反射镜，接收并反射激光光源的出射光; 所述的接收光纤接入光电二极管，光电二极管的输出信号经过前置放大器后输入 到计算机控制装置。所述的烟气通道两侧的开孔外安装有法兰，所述的左、右侧筒体上也有法兰， 所述的左、右侧筒体上的法兰分别与烟气通壁两侧壁上的法兰固定连接。 所述的出射光纤端头接入到左侧筒体内的光纤耦合器的尾部。 所述的光吸收池上有进气口和出气口，进气口和出气口上分别有阀门。 双光程工业在线监测装置是根据郎伯一比尔吸收定律中所叙述的光通过吸 收气体之后光强变化与浓度和光程成线性关系这一原理，在对烟道气体进行在线 监测时，通过在待测烟气通道一侧放置一个角反射镜，将另一侧发射过来的激光 反射回去，用以提高吸收光程，从而提高对气体浓度监测的灵敏度，这种方法与 对射式方法相比提高了一倍的吸收光程，因此对于气体浓度的监测灵敏度也相应 的提高了一倍。在工业易燃易爆环境下，此方法应用于烟道排放气体浓度监测时， 采用了光学系统与远端监测控制模块相分离的方案，通过光纤耦合器和长距离光 纤，将激光光源、光电探测接受模块，以及后续的处理单元置于无易燃易爆气体 的安全区域，避免了在监测过程中发生安全事故的可能性。本专利技术与在线监测法和常用的对射式单光程系统相比，提高了对烟道有毒有 害气体浓度实时测量的灵敏度。通过光纤耦合器和光纤传输，将光学系统与信号 处理及控制模块相分离，避免在易燃易爆环境下监测时发生危险的可能性。附图说明4附图为本技术结构示意图。具体实施方式一种可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置，包括左、右侧筒体， 所述的左、右侧筒体通过法兰盘和螺栓9安装在烟道10两侧，在左侧的筒体17 尾部有多维调整架l，多维调整架1上固定有光纤耦合器2，所述的光纤耦合器 2通过出射光纤与远端激光光源连接，在光纤耦合器2前方安有样品池4，样品 池4前方安有中心带孔并以45°角倾斜的平面反射镜16，所述的平面反射镜16 正下方安有固定有另一个光纤耦合器14的多维调整架15，所述的另一个光纤耦 合器14通过接收光纤与远端光电二极管连接，所述反射镜16前方有透视窗片 13，所述透视窗片13安在法兰盘8正中；在右侧的筒体11中有安放在法兰盘正 中的透视窗片与左侧的透视窗片对称，在右侧筒体尾部还安有角反射镜12。所 述的法兰盘中通过橡胶O型密封圈密封。所述的法兰盘上固定有吹扫气体口 7。 所述的样品池的进气口 3和出气口 5上分别有阀门6。将筒体11、 17通过法兰盘8和螺栓9与待测烟道10相连接，法兰盘中带有 橡胶O型密封圈，具有密封气体的作用，连接时要注意连接端的气密性，避免 有毒有害气体泄露。由远程监测端引出的光纤与筒体17中的光纤耦合器2的尾 部法兰相连接将远程激光光源发出的激光引入筒体17中作为发射端；同样通过 另外一根光纤将远端的光电二级管模块与筒体17中的光纤耦合器14的尾部法兰 相连接，将光信号传输至远端进行采集和处理。样品池4的进气口 3通过气管与 标准样气相连接，打开进气口与出气口上的两阀门6，当冲入标准样气后，可将 两气阀关闭，将一定浓度的样气密封于样品池中。压縮空气通过气管与吹扫气体 口 7相连接，用以吹扫透视窗片13防止其表面上的烟尘沉积影响监测。在监测设备连接好后，可进行光路的调节可先采用可见的红光作为光源进行 光路调节，再切换为测量光源，在远程控制监测端，通过温度控制和电流控制对 激光进行调制，输出的激光由光纤传输到筒体中固定在多维调整架1中的光纤耦 合器2上，通过调节光纤耦合器尾部的微调螺丝，改变光纤耦合器中准直透镜与 光纤端发光点的距离，以获得准直光线。调节调整架上的控制平移和角度的微调 旋钮，改变光纤耦合器位置，使其发出的准直光能沿光轴方向通过样品池4和随 后45°放置的反射镜16的中心孔，由透视窗片13经过待测烟道气体到达右侧筒体11的角反射镜12上，再由角反射镜反射回来穿过透视窗片、待测烟道气体 至45°反射镜反射表面调节时应该注意避免由角反射镜反射回来的光线再次进 入45°反射镜的中心孔。反射镜再将光线以90。方向反射至与调整架15固定的 光纤耦合器14中的准直透镜上，调节调整架上控制平移、角度的微调旋钮和光 纤耦合器尾部的微调螺丝，使得入射准直光能够高效的耦合入光纤，并传输至远 端的光电二极管，光电二极管釆集的信号经过前置放大器后由计算机采集处理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置，其特征在于：包括有烟气通道，所述的烟气通道的左、右两侧壁上有开孔，开孔上安装有透视窗片，两侧壁的开孔外分别安装有筒体；有激光光源及其计算机控制装置，激光光源的出射端耦合有出射光纤，所述出射光纤引入到所述的左侧的筒体内，所述的出射光纤的端头前方的光路中，安装有光吸收池，光吸收池前方安装有４５°平面反射镜，所述的平面反射镜中央开有透射孔，平面反射镜的反射面朝向右侧的筒体方向，所述的左侧的筒体内安装有接收光纤，所述的接收光纤的端头位于平面反射镜下方；所述的右侧的筒体内安装有角反射镜，接收并反射激光光源的出射光；所述的接收光纤接入光电二极管，光电二极管的输出信号经过前置放大器后输入到计算机控制装置。

【技术特征摘要】
1、一种可调谐激光二极管双光程工业烟道在线监测装置，其特征在于包括有烟气通道，所述的烟气通道的左、右两侧壁上有开孔，开孔上安装有透视窗片，两侧壁的开孔外分别安装有筒体；有激光光源及其计算机控制装置，激光光源的出射端耦合有出射光纤，所述出射光纤引入到所述的左侧的筒体内，所述的出射光纤的端头前方的光路中，安装有光吸收池，光吸收池前方安装有45°平面反射镜，所述的平面反射镜中央开有透射孔，平面反射镜的反射面朝向右侧的筒体方向，所述的左侧的筒体内安装有接收光纤，所述的接收光纤的端头位于平面反射镜下方；所述的右侧的筒体内安装有角反射镜，接收并反射激光光源的出射光；所述的接收光...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮俊，刘文清，张玉钧，崔益本，阚瑞锋，束小文，耿辉，何俊峰，
申请(专利权)人：中国科学院安徽光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：34[]