水雾浓度测量装置及测量方法制造方法及图纸

一种水雾浓度测量装置及测量方法，涉及水雾浓度测量仪、水雾浓度标定装置和水雾浓度测量方法。水雾浓度测量仪包括支架(1)，安装在支架(1)两侧的光学发射单元(9)和光学接收单元(3)，气流吹扫装置(6)。水雾浓度标定装置包括装有水雾发生器的箱体(12)，箱体(12)一侧装有吹雾风扇(13)，箱体(12)另一侧装有门扇(11)，箱体(12)置于压力传感器(10)上，压力采集仪(14)与压力传感器(10)联接。测量方法是：预备水雾浓度测量仪、水雾浓度标定装置；测量并建立相应沉降时刻下水雾浓度与散射电压的关系式；将该关系式置于单片机控制电路中后，就可将水雾浓度测量仪安装在现实水雾环境中，实时测量水雾浓度值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，涉及水雾浓度测量仪、水雾浓度标定装置和水雾浓度测量方法。水雾浓度测量仪包括支架(1)，安装在支架(1)两侧的光学发射单元(9)和光学接收单元(3)，气流吹扫装置(6)。水雾浓度标定装置包括装有水雾发生器的箱体(12)，箱体(12)一侧装有吹雾风扇(13)，箱体(12)另一侧装有门扇(11)，箱体(12)置于压力传感器(10)上，压力采集仪(14)与压力传感器(10)联接。测量方法是：预备水雾浓度测量仪、水雾浓度标定装置；测量并建立相应沉降时刻下水雾浓度与散射电压的关系式；将该关系式置于单片机控制电路中后，就可将水雾浓度测量仪安装在现实水雾环境中，实时测量水雾浓度值。【专利说明】一、
本专利技术涉及一种测量表征空间(通常为大气空间)内水雾浓度的装置及测量方 法，具体包括技术上相互关联的水雾浓度测量仪、水雾浓度标定装置和水雾浓度测量方法。二、
技术介绍
水雾在熄灭电气、舰船、建筑各种类型火灾已得到广泛应用，在石油、天然气管道 输送和矿井瓦斯防爆抑爆领域也有了一定应用和发展。水雾浓度是表征空间内水雾特征的 重要参数之一，目前，水雾浓度测量是采用传统量杯法和称重法的方式。这些方法存在以下 不足:1)只能测量一定时间内水雾浓度的变化，不能实现实时测量，2)只能测量一定体积 空间内的总水雾量，不能实现点测量。另外，经检索，国内外目前也没有采用光学法测量空 间水雾浓度的专利，主要是难以获得尺寸均匀的水雾颗粒，同时，由于蒸发和碰撞，水雾颗 粒的尺寸和质量也会随时发生变化，没有可以借鉴的水雾浓度标定方法和装置。三、
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种能实时测量表征空间内水雾浓 度变化的，具体包括技术上相互关联(有相同或相应必要技 术特征)的水雾浓度测量仪、水雾浓度标定装置和水雾浓度测量方法。本专利技术的基本思路是:利用光散射原理并通过标定装置制作的水雾浓度-散射电 压关系式标定水雾浓度，从而实现水雾浓度在线实时测量。本专利申请包括三个技术上相互关联(有相同或相应必要技术特征)的专利技术，分 别是:1、一种水雾浓度测量仪，其特征是:该测量仪包括支架，安装在支架一侧的光学发 射单元，安装在支架另一侧的光学接收单元，气流吹扫装置；其中:光学发射单元由发光元件和装在发光元件前面的发射透镜组成；光学接收单元由接收透镜、装在接收透镜后面的光电二级管D1、与光电二级管Dl 连接的检测电路装置组成；气流吹扫装置为设有两个气流出口的压力空气管道，其中一个气流出口对准发射 透镜，另一个气流出口对准接收透镜；检测电路装置包括电源电路、光电转换电路、单片机控制电路、显示电路。进一步的方案是:发光元件是半导体激光二级管，光电二级管Dl是硅光电二级管。该专利技术中:电源电路、光电转换电路、单片机控制电路、显示电路都可采用常见的 多种电路装置。压力空气管道可以外接压缩空气，也可以另设小风扇，小风扇一端与大气相 通，另一端分别与两个气流出口相通。发光元件可以是功率为3mW、波长为635nm的半导体 激光二级管。检测电路装置用于散射电压和水雾浓度检测、计算、储存、显示等。气流吹扫 装置风力应该很小，只要能保证镜头不被沾上水雾，又不会对雾场产生影响即可，以确保测量精度。I1、一种水雾浓度标定装置，其特征是:该装置包括装有水雾发生器的箱体，箱体一侧装有吹雾风扇，箱体另一侧装有门扇，箱体置于压力传感器上，设有压力采集仪与压力传感器联接。该专利技术中:水雾发生器可采用常用的产品，既可装在箱体内，也可以装在箱体外并与箱体连通。II1、一种水雾浓度测量方法，其特征是:A、预备水雾浓度测量仪:该测量仪包括支架，安装在支架一侧的光学发射单元，安装在支架另一侧的光学接收单元，气流吹扫装置；其中:光学发射单元由发光元件和装在发光元件前面的发射透镜组成；光学接收单元由接收透镜、装在接收透镜后面的光电二级管Dl、与光电二级管Dl 连接的检测电路装置组成；气流吹扫装置为设有两个气流出口的压力空气管道，其中一个气流出口对准发射透镜，另一个气流出口对准接收透镜；检测电路装置包括电源电路、光电转换电路、单片机控制电路、显示电路；B、预备水雾浓度标定装置:该装置包括装有水雾发生器的箱体，箱体一侧装有连通大气和箱体的风扇，箱体另一侧装有门扇，箱体置于压力传感器上，设有压力采集仪与压力传感器联接；C、关闭门扇，开启压力采集仪，启动水雾发生器，工作TO秒使箱体内充满水雾，然后关闭水雾发生器，沉降Tl秒后，启动风扇并打开门扇，吹出箱体内的悬浮水雾，通过与压力传感器联接的压力采集仪采集吹出悬浮水雾前后箱体的重量差即为Tl时间点箱体内悬浮的水雾质量，用该水雾质量除以箱体容积即为箱体内的水雾浓度；用同样的方法，可得到沉降T2、T3、T4、T5…Tn秒后的水雾浓度，n为整数；D、将水雾浓度测量仪置于箱体内，启动气流吹扫装置，关闭门扇，启动水雾发生器，工作TO秒使箱体内充满水雾，然后关闭水雾发生器，由检测电路装置分别测出沉降Tl、 丁2、了3、了4、了5吣1'11秒后的散射电压；由步骤C、D得到相应沉降时刻下的水雾浓度及所对应的散射电压，通过数学方法二次拟合即得到水雾浓度与散射电压的关系式；E、将水雾浓度与散射电压的关系式置于单片机控制电路中后，就可将水雾浓度测量仪安装在现实水雾环境中，测量现实水雾环境中的水雾浓度值。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点:(I)本专利技术水雾浓度测量仪采用光学原理可以实现表征空间内水雾浓度的实时测量，结构简单，设计合理。`(2)本专利技术水雾浓度测量仪采用气流吹扫保护装置，可以有效防止镜头沾上水雾， 保证测量结果准确性。(3)本专利技术水雾浓度测量仪采用标定装置进行标定，通过对在标定装置中实验得到不同沉降时间内的水雾浓度、散射电压作图，经过二次拟合，得到水雾浓度-散射电压关系式。(4)本专利技术水雾浓度仪的测量方法是通过采集水雾散射后的光信号，并转换为电压信号，根据标定装置制作的水雾浓度-电压关系式计算出对应的水雾浓度值。四、【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术水雾浓度测量仪结构示意图。图2为检测电路装置电路原理框图。图3为一种具体的电源电路图。图4为一种具体的光电转换电路图。图5为一种具体的单片机控制电图。图6为一种具体的显示电路图。图7为本专利技术标定装置结构示意图。图8电压-水雾浓度曲线示意图。图9水雾浓度测量流程图。图中:1、支架；2支撑杆；3、接收单元；4、电路装置；5、接收透镜；6、气流吹扫装 置；7、发射透镜；8、发光元件(半导体激光二极管)；9、发射单元；10、压力传感器；11、门 扇；12、箱体；13、吹雾风扇；14、压力采集仪。五、【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步描述，但本专利技术不限于下列实施例。参照图1，一种水雾浓度测量仪，其特征是:该测量仪包括支架1，安装在支架I 一 侧的光学发射单元9，安装在支架I另一侧的光学接收单元3，气流吹扫装置6 ;其中:光学发射单元9由发光元件8和装在发光元件8前面的发射透镜7组成；光学接收单元3由接收透镜5、装在接收透镜5后面的光电二级管Dl、与光电二级 管Dl连接的检测电路装置4组成；气流吹扫装置6为设有两个气流出口的压力空气管道，其中一个气流出口对准发 射透镜7，另一个气流出口对准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水雾浓度测量仪，其特征是：该测量仪包括支架(1)，安装在支架(1)一侧的光学发射单元(9)，安装在支架(1)另一侧的光学接收单元(3)，气流吹扫装置(6)；其中：光学发射单元(9)由发光元件(8)和装在发光元件(8)前面的发射透镜(7)组成；光学接收单元(3)由接收透镜(5)、装在接收透镜(5)后面的光电二级管D1、与光电二级管D1连接的检测电路装置(4)组成；气流吹扫装置(6)为设有两个气流出口的压力空气管道，其中一个气流出口对准发射透镜(7)，另一个气流出口对准接收透镜(5)；检测电路装置(4)包括电源电路、光电转换电路、单片机控制电路、显示电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：向定艾，吴兆奎，彭旭升，林一锋，张波涛，徐锐，祝文军，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：