烟气流速测量仪及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种烟气流速测量仪及测量方法，包括有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，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；光电探测器通过数据处理系统外接数字显示器。本发明专利技术不仅能测量由温度起伏造成的高频闪烁信号，同时也可以处理因烟尘浓度起伏引起的低频光闪烁信号；本发明专利技术可在烟道折射率湍流非常弱（光速流速计不能使用）的情况下获得光闪烁信息，具有测量精度高、非介入、安装方便、适用范围更广等特点。

Smoke flow velocity measuring apparatus and measuring method

The invention discloses a gas velocity measuring instrument and method, including the two components in the flue on both sides of the light emitting system and light receiving system, wherein the light emitting system comprises a LED light source and is located in the LED light source collimating lens light on the photoelectric detector, focusing lens and focusing lens at the transmission light path. It includes a light receiving system, the beam emitted from the LED light source is collimated by a collimator lens parallel beam after passing through the flue, by receiving and focusing lens into a photoelectric detector; photoelectric detector through the data processing system is connected with a digital display. The invention can not only high frequency flicker signal measurement caused by temperature fluctuation, but also can be caused by low frequency fluctuation of smoke concentration of light flashing signal; the invention can be very weak in the flue of refractive index turbulence (light velocity can not be used) is obtained for the case of light flashing information, has the characteristics of high precision and non intervention, installation convenient, wide application range etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管道流速测量
，具体涉及一种。
技术介绍
颗粒物对人类健康、工业生产、生态环境等各个领域都有十分严重的危害。而要控制、治理污染，必须对工业企业的污染物排放实行在线连续监测，对排放的颗粒物浓度及排放总量进行准确测量。在烟气排放监测仪器中，测量烟气流速度和颗粒物浓度的仪器很多， 其中采用光闪烁法测量是一种具有独特优越性的监测方法，它采用了非介入式的光闪烁技术来同时测量烟气流速和颗粒物浓度。由于它的非介入性，减小了维护保养的时间、增加了使用寿命，并且能在非常极端的情况下，如易爆、高温的环境中使用，和光衰减法相比，还具有结构简单，性能稳定的优点。美国OSI (Optical Scientific Inc.)是国外唯一生产光学流速传感器(OFS)的厂家，美国国家环保署已批准将OFS作为流速测量的技术标准，其生产的光学流速计已被广泛应用于工厂气体污染物排放的监测。该光学流速计采用单光源、双探测器的结构，接收口径直径为厘米量级，两孔中心距离约2cm。根据已有理论，测量到的光闪烁的特征频率等于烟气流速与接收透镜直径的比值。假设烟气流速在lOm/s，则由粒子移动引起的闪烁的特征频率在IO3Hz左右，当烟气流中温度分布均勻，折射率起伏很弱的情况下，OFS流速计测量不到流速。因为两个接收透镜距离太近，不能利用频率较低、相关尺度较大(和烟道的直径相当)的烟气浓度起伏造成的光闪烁。在基于粒子消光特性随机分布所造成光闪烁的测量方法上，国内清华大学、浙江大学、上海理工大学等多家单位都开展了类似工作的研究，但他们的工作在实际应用中还存在较大缺陷，其原因主要有三个1)当经过光束的粒子太多时，光闪烁信号非常弱，即烟尘浓度太高时不能测量；幻为了使经过光束的粒子少一些，必须采用激光束测量，而激光的噪声在0.01 (相对光强起伏的标准差)左右，因此烟尘浓度低时也不能测量到光闪烁信号。；3)从原理上讲，该方法有一个致命的弱点由粒子随机分布的闪烁所具有的特征频率和折射率(温度)闪烁是一致的，都和流速与光束直径之比有关。因此不大可能把折射率闪烁从中扣除，得不到准确的烟尘浓度，是一种没有前途的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，基于两束光在烟气中传播时的互相关及光闪烁效应设计，根据烟气流的实际情况，可在较大范围内改变两接收光瞳间的距离，增加处理因烟尘浓度起伏的低频光闪烁信号的能力，所测的流速为光路上的算术平均值，易于准确计算排放量。本专利技术的技术方案如下一种烟气流速测量仪，其特征在于包括有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。—种烟气流速测量方法，其特征在于其具体包括以下步骤在烟道的两侧分别安装两组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，光电探测器通过数据处理系统外接数字显示器，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，光电探测器将送入的光信号转变成电信号，然后传送到数据处理系统进行滤波、检波和放大处理并获得对数光强的时间变化数据，最后计算得到烟道中烟气的流速和烟气中的颗粒物浓度，并将烟气的流速和烟气中的颗粒物浓度信息传送给数字显示器进行显示。所述的烟气流速测量仪，其特征在于所述的LED光源由恒流源驱动。所述的烟气流速测量仪，其特征在于所述聚焦透镜的前端安装有防尘罩。本专利技术使用了双光源、双探测器的分体式结构，可根据烟道的实际情况在较大范围内改变两接收光瞳间的距离。本专利技术增加了处理因烟尘浓度起伏引起的低频光闪烁的能力，能够测量温度分布均勻、折射率起伏非常微弱的情况下的光闪烁信号。本专利技术采用大功率发光二极管，小孔径发射和接收，对闪烁信号孔径平滑小，从而增加了闪烁信号较弱时测量流速的可靠性。接收到两路光信号的互相关表达式为权利要求1.一种烟气流速测量仪，其特征在于包括有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。2.一种烟气流速测量方法，其特征在于其具体包括以下步骤在烟道的两侧分别安装两组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， 光电探测器通过数据处理系统外接数字显示器，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，光电探测器将送入的光信号转变成电信号，然后传送到数据处理系统进行滤波、检波和放大处理并获得对数光强的时间变化数据，最后计算得到烟道中烟气的流速和烟气中的颗粒物浓度，并将烟气的流速和烟气中的颗粒物浓度信息传送给数字显示器进行显示。3.根据权利要求1所述的烟气流速测量仪，其特征在于所述的LED光源由恒流源驱动。4.根据权利要求1所述的烟气流速测量仪，其特征在于所述聚焦透镜的前端安装有防尘罩。全文摘要本专利技术公开了一种，包括有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，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；光电探测器通过数据处理系统外接数字显示器。本专利技术不仅能测量由温度起伏造成的高频闪烁信号，同时也可以处理因烟尘浓度起伏引起的低频光闪烁信号；本专利技术可在烟道折射率湍流非常弱(光速流速计不能使用)的情况下获得光闪烁信息，具有测量精度高、非介入、安装方便、适用范围更广等特点。文档编号G01P11/00GK102156112SQ201110054000公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日专利技术者倪志波, 吴边, 庞涛, 张志荣, 曾宗泳, 杨阳, 董凤忠 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种烟气流速测量仪，其特征在于：包括有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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董凤忠，杨阳，倪志波，庞涛，张志荣，吴边，曾宗泳，
申请(专利权)人：中国科学院安徽光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：34