一种烟气监测仪的光学系统及烟气监测仪技术方案

本发明专利技术公开了一种烟气监测仪的光学系统，包括紫外光源、第一曲面反射镜、入射狭缝、第一反射镜、第二反射镜、第一准直镜、光学窗片、第三反射镜、第四反射镜、第二准直镜、光处理装置和检测器。本发明专利技术公开的光学系统中，紫外光源发射出的光线通过第一曲面反射镜的汇聚和反射作用在入射狭缝的入口处聚焦，不存在光线在穿透聚焦透镜过程中因在透镜表面发生反射而产生光能损耗的问题，从而减少了光能损失，并且通过调整第一反射镜的位置可以使得原始光能的1/2被最终利用，远远高于背景技术中的光能利用率，进一步减少光能的损失，从而提高烟气监测仪的信噪比，进而减小检测误差。本发明专利技术还公开了一种烟气监测仪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于烟气监测
，尤其涉及一种烟气监测仪的光学系统及烟气监测仪。
技术介绍
随着人类生活水平的不断提高，人类对自身的发展越来越重视，对改善自身生存环境的要求也越来越强烈，环境保护成为各国政府高度重视的大事。国家环境保护总局制定了相应的政策法规，要求排放大气污染气体的厂家必须采取脱硫、除尘措施，必须对大气污染气体排放实施总量控制，特别是对S02、NO、NO2, NH3和烟尘的浓度进行在线连续监测。 由于烟气中不同的气体成分在不同的波长处有各自的吸收，因此，利用光谱仪分光的方式可检测到气体成分的吸收光谱，进而根据朗伯比尔定律可确定各气体成分的浓度。目前在烟气污染物排放在线监测领域，应用比较广泛的是紫外差分吸收光谱法。烟气监测仪主要包括采样探头、数据处理显示单元、逻辑控制单元和光学系统。 其中，光学系统的结构如图1所示，包括紫外光源11、聚焦透镜12、入射狭缝13、半反半透镜 14、反射镜15、准直镜16、光学窗片17、反射镜18、反射镜19、光栅110、聚焦镜111和检测器 112。紫外光源11发出的紫外光通过聚焦透镜12汇聚到入射狭缝13，从入射狭缝13射出的紫外光透过半反半透镜14照射到反射镜15上，反射镜15对入射光进行光路转折使其到达准直镜16，准直镜16对入射光进行准直后通过光学窗片17射入到位于烟道内的检测探头，在检测探头的一端设置光学窗片17、另一端设置反射镜18，光学窗片17的作用是隔离烟气环境、防止光学系统被粉尘污染。从光学窗片17射出的光线经过烟气后被反射镜18 反射，从而沿着相同的路线返回，反射光的光强包含了待测气体的浓度信息，由反射镜18 射出的反射光通过光学窗片17到达准直镜16，准直镜16将入射光反射至反射镜15，接着光线经反射镜15的作用照射到半反半透镜14上，但此时光线会被半反半透镜14反射而不能透过，从而光线被半反半透镜14反射到反射镜19上，从反射镜19射出的光线传输到光栅110上被分光，光栅110分光后的光线由汇聚镜111聚焦后，按一定的波长顺序排列照射到检测器112上，由检测器112记录各波长处的光强(即吸收光谱)，最后根据该吸收光谱计算出烟气中各成分的浓度。但是，由于透镜表面会对光线有反射作用，并且透镜材料本身对光线具有吸收作用，因此上述光学系统中的聚焦透镜12对紫外光线进行汇聚的过程中会损失光能；另外， 采用半反半透镜后，最终利用的光能最多只有原始光能的1/4，会造成较大的光能损失，而光学系统的光能损失会降低烟气监测仪的信噪比，进而增大检测误差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种烟气监测仪的光学系统，可以降低光能损失，从而提高烟气监测仪的信噪比，减小检测误差。同时，本专利技术还提供了一种烟气监测仪，通过对其光学系统进行结构改进，降低光学系统产生的光能损失，从而提高烟气监测仪的信噪比，进而减小检测误差。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种烟气监测仪的光学系统，包括紫外光源、第一曲面反射镜、入射狭缝、第一反射镜、第二反射镜、第一准直镜、光学窗片、第三反射镜、第四反射镜、第二准直镜、光处理装置和检测器；所述第一曲面反射镜用于对所述紫外光源发射的光线进行反射，并将所述光线汇聚至所述入射狭缝的入口处；所述第二反射镜用于接收从所述入射狭缝射出的部分光线并将其反射至所述第一准直镜，同时接收所述第一准直镜射出的光线并反射至所述第一反射镜；所述第一反射镜用于阻挡部分从入射狭缝射出的光线，同时接收所述第二反射镜反射的光线并将其反射至所述第四反射镜；所述第一准直镜用于接收所述第二反射镜反射的光线，对其进行准直后向所述第三反射镜射出，同时接收所述第三反射镜反射的光线并将其反射至所述第二反射镜；所述第一准直镜射出的光线透过所述光学窗片照射至所述第三反射镜，所述第三反射镜接收所述第一准直镜射出的光线并将其反射至所述第一准直镜；所述第四反射镜用于接收所述第一反射镜反射的光线并将其反射至第二准直镜；所述第二准直镜用于接收所述第四反射镜反射的光线，对其进行准直后向所述光处理装置射出；所述光处理装置用于接收所述第二准直镜射出的光线，对接收到的光线进行分光并聚焦于所述检测器；所述检测器接收经过所述光处理装置分光和聚焦的光线，记录所述光线在各波长处的光强，之后根据所述各波长处的光强确定烟气中各成分的浓度。优选的，在上述烟气监测仪的光学系统中，所述第三反射镜为角锥棱镜。 优选的，在上述烟气监测仪的光学系统中，所述光处理装置包括球面光栅；所述球面光栅用于接收所述第二准直镜射出的光线，对接收到的光线进行分光并聚焦于所述检测O优选的，在上述烟气监测仪的光学系统中，所述光处理装置还包括与所述球面光栅连接、可驱动所述球面光栅以其中心线为轴旋转的驱动装置。优选的，在上述烟气监测仪的光学系统中，所述驱动装置包括电机、蜗杆和蜗轮； 所述电机的转轴与所述蜗杆同轴连接；所述蜗杆和所述蜗轮啮合；所述蜗轮与所述球面光栅连接。优选的，在上述烟气监测仪的光学系统中，所述光处理装置包括平面光栅和第二曲面反射镜；所述平面光栅用于接收所述第二准直镜射出的光线，对接收到的光线进行分光，并将经过分光的光线向所述第二曲面反射镜射出；所述第二曲面反射镜用于接收所述平面光栅射出的光线并将其聚焦于所述检测器。优选的，在上述烟气监测仪的光学系统中，所述光处理装置还包括与所述平面光栅连接、可驱动所述平面光栅以垂直于其所在平面的中心线为轴旋转的驱动装置。优选的，在上述烟气监测仪的光学系统中，所述驱动装置包括电机、蜗杆和蜗轮； 所述电机的转轴与所述蜗杆同轴连接；所述蜗杆和所述蜗轮啮合；所述蜗轮与所述平面光栅连接。优选的，在上述烟气监测仪的光学系统中，所述第一反射镜可阻挡从所述入射狭缝射出的一半光线。本专利技术还公开了一种烟气监测仪，包括采样探头、数据处理显示单元、逻辑控制单元和前述的任意一种光学系统。由此可见，本专利技术的有益效果为本专利技术公开的烟气监测仪的光学系统中，紫外光源发射出的光线通过第一曲面反射镜的汇聚和反射作用在入射狭缝的入口处聚焦，与
技术介绍
中光线通过聚焦透镜实现聚焦相比，不存在光线在穿透聚焦透镜过程中因在透镜表面发生反射而产生光能损耗的问题，从而减少了光能损失，并且，通过调整第一反射镜的位置可以使得原始光能的1/2被最终利用，远远高于
技术介绍
中的光能利用率，进一步减少光能的损失，从而提高烟气监测仪的信噪比，进而减小检测误差。另外，本专利技术公开的烟气监测仪，对光学系统的结构进行改进，减少了光学系统的光能损失，从而提高了烟气监测仪的信噪比，进而减小了检测误差。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的烟气监测仪的光学系统的结构示意图；图2为本专利技术公开的一种烟气监测仪的光学系统的结构示意图；图3为本专利技术公开的另一种烟气监测仪的光学系统的结构示意图；图4为本专利技术公开的一种驱动装置的结构示意图。具体实施例方式CCD Charge-coup led Device,电荷華禹合元件。为使本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔厚欣，
申请(专利权)人：北京雪迪龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：