本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測儀器，尤其涉及一種煙粉塵粒子濃度監(jiān)測儀。

背景技術(shù)：

粒子的濃度測量是一個廣泛的需求，例如，環(huán)保行業(yè)的煙塵濃度的測量、粉體加工及輸運(yùn)過程中的顆粒相濃度的測量等。

目前，對于離子濃度的測量主要采用對穿法及后散射法：

對穿法是將光束透過待測粒子兩相流，由于吸收和散射的作用，光束的光強(qiáng)減弱，在粒子濃度和光束強(qiáng)度之間存在以下的關(guān)系：

I/I0＝e^-KCL

式中：I0、入射光強(qiáng)；I、出射光強(qiáng)；K、與粒子折射率、尺寸等相關(guān)的常數(shù)；L、光程；C、粒子的濃度；

這樣通過測量I0、I就可以得到粒子的濃度。

后散射法是將一束光投射到粒子兩相流，在后向接收顆粒物的散射光，根據(jù)MIE理論，在離子濃度相對不高的情況下，散射光強(qiáng)度和粒子的濃度成正比。通過測量后向散射光的強(qiáng)度，得到粒子的濃度值。

隨著時間的推移，污染源排放濃度逐年降低，無論是對穿法還是后向散射法的分辨率和靈敏度都逐漸不能滿足現(xiàn)實(shí)的需求；早期污染源排放的濃度范圍大都在200mg/m³到1000mg/m³左右，而現(xiàn)實(shí)的污染源排放經(jīng)常在5mg/m³～30mg/m³，對穿法和后散射法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了要求。

另外，對著對環(huán)境控制要求的提高，越來越多的排放口增加了濕法脫硫除塵等工藝，排放氣體的溫度大多在100℃以下，這時排放氣體含有大量的水霧，對穿法和后散射法無法區(qū)別出水霧和顆粒物，導(dǎo)致測量失效。

為了提高檢測的靈敏度和分辨力，本發(fā)明采用前向散射的方法，比之對穿法和后散射法分辨力可以提高1個數(shù)量級以上，可以滿足所有的排放煙塵測量的靈敏度和分辨力要求；同時，采用抽取加熱的方法，將煙氣抽出加熱到100℃以上，使得霧狀存在的水轉(zhuǎn)換成分子態(tài)的水，消除掉水霧的干擾。

本案采用前向散射方式，需要指出的是，目前缺少一種能夠結(jié)合壓縮氣引入流路、引流流路、反吹狀態(tài)及流路、氣幕流路、排水流路等子系統(tǒng)并將這些子系統(tǒng)合理的統(tǒng)一在監(jiān)測儀的設(shè)備，因此，針對以上方面，需要對現(xiàn)有監(jiān)測裝置進(jìn)行合理的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上缺陷，本實(shí)用新型提供一種穩(wěn)定可靠、有利于大幅度增加維護(hù)間隔時間、可避免污染、應(yīng)用范圍廣泛的煙粉塵粒子濃度監(jiān)測儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種煙粉塵粒子濃度監(jiān)測儀，由半導(dǎo)體激光器、冷卻室、絕熱連接件、均熱室、絕熱保溫層、壓縮氣引入流路單元、引流單元、反吹流路單元、氣幕流路單元、跨度及量程校準(zhǔn)流路單元、疏水流路單元組成，所述絕熱保溫層于儀器機(jī)體內(nèi)部形成一個封閉的保溫腔體并且該腔體將儀器分為加熱保溫部分與不加熱部分，該保溫腔體所經(jīng)過儀器內(nèi)的中心部位安裝絕熱連接件，該絕熱連接件其中一端連接冷卻室，此冷卻室外圍設(shè)置半導(dǎo)體激光器并且該半導(dǎo)體激光器與機(jī)體上的激光驅(qū)動單元相接，此冷卻室內(nèi)部裝有準(zhǔn)直器，所述冷卻室頂部管路通過壓縮氣出口導(dǎo)管連接至壓縮氣罐，該冷卻室底部管路通過壓縮氣導(dǎo)管連接至機(jī)體底部的壓縮氣連接頭；

所述絕熱連接件內(nèi)部增設(shè)氣幕導(dǎo)孔并且該氣幕導(dǎo)孔具有三通道，該氣幕導(dǎo)孔第一個通道接入冷卻室；

所述絕熱連接件另一端與維護(hù)連接件相接，氣幕導(dǎo)孔的第二個通道接入維護(hù)連接件側(cè)面，該維護(hù)連接件水平連接抽氣連接件，該抽氣連接件外部延伸段與抽氣連接管一端相接，該抽氣連接管另一端連接節(jié)流流量測量腔，所述節(jié)流流量測量腔下方端口設(shè)置帶有噴射泵外殼的噴射泵芯，該噴射泵外殼外側(cè)增設(shè)引流隙并且該引流隙連接至廢氣出口管，該噴射泵外側(cè)具有噴射泵連接嘴并且該噴射泵連接嘴與引流氣導(dǎo)管相連；同時，所述節(jié)流流量測量腔帶有兩個側(cè)端口，這兩個側(cè)端口依次分別連接低壓力引出嘴、高壓引出嘴，這兩個引出嘴依次分別通過低壓力導(dǎo)管、高壓力導(dǎo)管連接至壓差傳感器；

所述氣幕導(dǎo)孔的第三個通道通過氣幕導(dǎo)管接入閥組；

所述抽氣連接件里端與石英腔體相接，該石英腔體頂部帶有反吹連接嘴，該石英腔體外端則與均熱室連通，該均熱室頂部帶有加熱及溫控單元，該均熱室下方通過加長取樣管連接至機(jī)體外部；同時，所述石英腔體下方設(shè)置匯聚透鏡組并且該匯聚透鏡組通過信號光纖與光電傳感器相連；所述石英腔體底部安裝校準(zhǔn)光座并且該校準(zhǔn)光座通過校準(zhǔn)光纖與發(fā)光二極管相連；

所述疏水流路單元設(shè)置于加長取樣管下方，該疏水流路單元由疏水浮子、疏水器殼體、疏水口、疏水導(dǎo)管組成，其中的疏水導(dǎo)管兩端分別與加長取樣管、疏水器殼體相連通，該疏水器殼體上方開設(shè)疏水口；所述跨度及量程校準(zhǔn)流路單元由壓差傳感器、激光驅(qū)動單元、發(fā)光二極管、光電傳感器、信號及流路控制單元組成；

所述機(jī)體底部帶有壓縮氣罐，該壓縮氣罐頂面兩側(cè)分別設(shè)置閥組、流量控制器，其中的閥組頂端帶有反吹氣導(dǎo)管、氣幕導(dǎo)管，其中的流量控制器頂部帶有引流氣導(dǎo)管；

此外，所述冷卻室與絕熱連接件之間具有隔離片；

所述加長取樣管與機(jī)體外側(cè)之間通過連接法蘭緊固；

所述信號及流路控制單元設(shè)置于機(jī)體側(cè)壁位置處；

所述引流單元分為兩部分，一部分是被引流氣體流量檢測部分，一部分是引流氣流量控制部分。

本實(shí)用新型所述的煙粉塵粒子濃度監(jiān)測儀的有益效果為：

⑴采用前向散射原理，提供分辨力和靈敏度；

⑵采用抽取加熱測量的測量工藝，消除水霧的干擾；

⑶一體式結(jié)構(gòu)，將采樣、加熱、分析、回送、流量控制包含在一個一體式結(jié)構(gòu)中；

⑷通過增設(shè)可拆卸的加長取樣管，運(yùn)輸時可取下，不同現(xiàn)場要求可現(xiàn)場替換；

⑸系統(tǒng)取樣的凝水采用優(yōu)良的疏水結(jié)構(gòu)疏水；

⑹系統(tǒng)的整個分析流道包含在一個保溫加熱的封閉腔內(nèi)；

⑺系統(tǒng)的分析腔體石英腔體采用可現(xiàn)場快速拆卸；

⑻在分析腔上增設(shè)一個反吹口，用于清洗分析腔體，降低窗口污染；

⑼通過增設(shè)一個氣幕導(dǎo)孔，保障激光窗口的清潔；

⑽激光窗口的鏡片采用傾斜安裝；

⑾可使激光器安裝在帶有冷卻室的基座上，利用壓縮空氣對激光器冷卻；

⑿可增加內(nèi)置節(jié)流方式的取樣流量測量裝置，增設(shè)噴射引流裝置采樣、以及流量控制裝置控制引流壓縮氣體的流量改變?nèi)恿髁俊?/p>

附圖說明

下面根據(jù)附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述煙粉塵粒子濃度監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例所述煙粉塵粒子濃度監(jiān)測儀的測量狀態(tài)示意圖。

圖中：

1、半導(dǎo)體激光器；2、準(zhǔn)直器；3、冷卻室；4、隔離片；5、氣幕導(dǎo)孔；6、絕熱連接件；7、維護(hù)連接件；8、抽氣連接件；9、校準(zhǔn)光座；10、反吹連接嘴；11、匯聚透鏡組；12、石英腔體；13、抽氣連接管；14、信號光纖；15、加熱及溫控單元；16、均熱室；17、高壓引出嘴；18、低壓力導(dǎo)管；19、高壓力導(dǎo)管；20、反吹氣導(dǎo)管；21、壓差傳感器；22、激光驅(qū)動單元；23、發(fā)光二極管；24、光電傳感器；25、信號及流路控制單元；26、氣幕導(dǎo)管；27、引流氣導(dǎo)管；28、壓縮氣出口導(dǎo)管；29、閥組；30、流量控制器；31、低壓力引出嘴；32、節(jié)流流量測量腔；33、噴射泵芯；34、噴射泵外殼；35、引流隙；36、噴射泵連接嘴；37、廢氣出口管；38、加長取樣管；39、連接法蘭；40、機(jī)體；41、校準(zhǔn)光纖；42、壓縮氣罐；43、壓縮氣導(dǎo)管；44、壓縮氣連接頭；45、疏水浮子；46、疏水器殼體；47、疏水口；48、疏水導(dǎo)管；49、絕熱保溫層。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的煙粉塵粒子濃度監(jiān)測儀，由半導(dǎo)體激光器1、冷卻室3、絕熱連接件6、均熱室16、絕熱保溫層49、壓縮氣引入流路單元、引流單元、反吹流路單元、氣幕流路單元、跨度及量程校準(zhǔn)流路單元、疏水流路單元組成，所述絕熱保溫層49于儀器機(jī)體40內(nèi)部形成一個封閉的保溫腔體并且該腔體將儀器分為加熱保溫部分與不加熱部分，該保溫腔體所經(jīng)過儀器內(nèi)的中心部位安裝絕熱連接件6，該絕熱連接件6其中一端連接冷卻室3，此冷卻室3外圍設(shè)置半導(dǎo)體激光器1并且該半導(dǎo)體激光器1與機(jī)體40上的激光驅(qū)動單元22相接，此冷卻室3內(nèi)部裝有準(zhǔn)直器2，所述冷卻室3頂部管路通過壓縮氣出口導(dǎo)管28連接至壓縮氣罐42，該冷卻室3底部管路通過壓縮氣導(dǎo)管43連接至機(jī)體40底部的壓縮氣連接頭44；

相應(yīng)地，所述絕熱連接件6內(nèi)部增設(shè)氣幕導(dǎo)孔5并且該氣幕導(dǎo)孔5具有三通道，該氣幕導(dǎo)孔5第一個通道接入冷卻室3并且該冷卻室3與絕熱連接件6之間具有隔離片4；

相應(yīng)地，所述絕熱連接件6另一端與維護(hù)連接件7相接，氣幕導(dǎo)孔5的第二個通道接入維護(hù)連接件7側(cè)面，該維護(hù)連接件7水平連接抽氣連接件8，該抽氣連接件8外部延伸段與抽氣連接管13一端相接，該抽氣連接管13另一端連接節(jié)流流量測量腔32，所述節(jié)流流量測量腔32下方端口設(shè)置帶有噴射泵外殼34的噴射泵芯33，該噴射泵外殼34外側(cè)增設(shè)引流隙35并且該引流隙35連接至廢氣出口管37，該噴射泵外側(cè)具有噴射泵連接嘴36并且該噴射泵連接嘴36與引流氣導(dǎo)管27相連；同時，所述節(jié)流流量測量腔32帶有兩個側(cè)端口，這兩個側(cè)端口依次分別連接低壓力引出嘴31、高壓引出嘴17，這兩個引出嘴依次分別通過低壓力導(dǎo)管18、高壓力導(dǎo)管19連接至壓差傳感器21；

相應(yīng)地，所述氣幕導(dǎo)孔5的第三個通道通過氣幕導(dǎo)管26接入閥組29；

相應(yīng)地，所述抽氣連接件8里端與石英腔體12相接，該石英腔體12頂部帶有反吹連接嘴10，該石英腔體12外端則與均熱室16連通，該均熱室16頂部帶有加熱及溫控單元15，該均熱室16下方通過加長取樣管38連接至機(jī)體40外部，此加長取樣管38與機(jī)體40外側(cè)之間通過連接法蘭39緊固；同時，所述石英腔體12下方設(shè)置匯聚透鏡組11并且該匯聚透鏡組11通過信號光纖14與光電傳感器24相連；另外，此石英腔體12底部安裝校準(zhǔn)光座9并且該校準(zhǔn)光座9通過校準(zhǔn)光纖41與發(fā)光二極管23相連；

相應(yīng)地，所述疏水流路單元設(shè)置于加長取樣管38下方，該疏水流路單元由疏水浮子45、疏水器殼體46、疏水口47、疏水導(dǎo)管48組成，其中的疏水導(dǎo)管48兩端分別與加長取樣管38、疏水器殼體46相連通，該疏水器殼體46上方開設(shè)疏水口47；

相應(yīng)地，所述跨度及量程校準(zhǔn)流路單元由壓差傳感器21、激光驅(qū)動單元22、發(fā)光二極管23、光電傳感器24、信號及流路控制單元25組成，其中的信號及流路控制單元25設(shè)置于機(jī)體40側(cè)壁位置處；

相應(yīng)地，所述機(jī)體40底部帶有壓縮氣罐42，該壓縮氣罐42頂面兩側(cè)分別設(shè)置閥組29、流量控制器30，其中的閥組29頂端帶有反吹氣導(dǎo)管20、氣幕導(dǎo)管26，其中的流量控制器30頂部帶有引流氣導(dǎo)管27。

以上本實(shí)用新型實(shí)施例所述的煙粉塵粒子濃度監(jiān)測儀，系統(tǒng)工作時，加熱及溫控單元15對系統(tǒng)進(jìn)行加熱，溫度控制在120℃～200℃范圍內(nèi)，保證內(nèi)部流路中溫度高于100℃以確保流路中不含游離的水分，所有水分都是氣態(tài)水分；在系統(tǒng)進(jìn)行正常測量時，煙(粉)塵兩相流氣體由加長取樣管38吸入，導(dǎo)入到均熱室16進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入石英腔體12，然后通過抽氣連接件8、抽氣連接管13將氣體導(dǎo)入到節(jié)流流量測量腔32，然后通過噴射泵芯33由噴射泵引流輸運(yùn)到廢氣出口管37將廢氣排出。

在測量狀態(tài)時，半導(dǎo)體激光器1發(fā)出的激光束經(jīng)過準(zhǔn)直器2準(zhǔn)直，再通過隔離片4進(jìn)入石英腔體12，在石英腔體12內(nèi)，激光束與煙粉塵粒子相遇，粒子產(chǎn)生散射光，部分散射光進(jìn)入?yún)R聚透鏡組11匯聚到信號光纖14，再導(dǎo)入到光電傳感器24上，通過信號與流路控制單元25將信號轉(zhuǎn)變成煙粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。

對于壓縮氣引入流路單元，壓縮氣引入流路系統(tǒng)幾個環(huán)節(jié)需要壓縮氣，首先壓縮氣通過壓縮氣連接頭44由壓縮氣導(dǎo)管43引入到冷卻室3，然后氣體通過壓縮氣出口導(dǎo)管28導(dǎo)入壓縮氣罐42，與壓縮氣罐氣路連通的有閥組29和流量控制單元，閥組29通過信號流路控制單元25控制反吹氣導(dǎo)管20與氣幕導(dǎo)管26與氣罐的連通，流量控制器30通過信號流路控制單元25控制由壓縮氣罐42到引流導(dǎo)氣管27的壓縮氣流量，實(shí)現(xiàn)對噴射引流流量的控制。

對于引流單元，分為兩部分，一部分是被引流氣體流量檢測部分，一部分是引流氣流量控制部分，在被引流氣體流量檢測部分，節(jié)流流量測量腔32通過低壓力引出嘴21、高壓力引出嘴17，然后分別通過低壓力導(dǎo)管18、高壓力導(dǎo)管19連接到壓差傳感器21上，通過壓差的測量，由信號及流路控制單元26解算出流量信號；在引流氣流量控制部分，壓縮氣罐42中的壓縮氣，通過流量控制器29，再通過引流氣導(dǎo)管27將引流壓縮氣通過噴射泵連接嘴36與噴射泵連接，實(shí)現(xiàn)壓縮氣對被引流氣的引流；系統(tǒng)通過被引流氣體流量檢測部分測量的壓差信號，通過號及流路控制單元26解算出流量信號，與設(shè)定流量或外部接入流量要求進(jìn)行比較，通過流量控制器29控制壓縮空氣的流量，實(shí)現(xiàn)對被引流氣流量的閉環(huán)控制。

對于反吹流路單元，信號及流路控制單元25通過閥組29控制壓縮氣罐42與反吹導(dǎo)氣管20的連通，通過反吹連接嘴與石英腔體12相連，實(shí)現(xiàn)對石英腔體的設(shè)定定時反吹。

對于氣幕流路單元，壓縮氣罐42通過閥組29與氣幕導(dǎo)管26連接，將壓縮空氣導(dǎo)入氣幕導(dǎo)孔，實(shí)現(xiàn)對窗口的氣幕保護(hù)，免受顆粒物的沾染。

對于零校準(zhǔn)狀態(tài)，在氣幕流路開通、反吹流路開通、引流流路開通時，在石英腔體12內(nèi)部充滿壓縮空氣，不存在煙粉塵顆粒，這時光電傳感器24采樣的光信號為背景信號，系統(tǒng)減掉這個信號，進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。

對于跨度及量程校準(zhǔn)單元，在氣幕流路開通、反吹流路開通、引流流路開通時，在石英腔體內(nèi)部充滿壓縮空氣，不存在煙粉塵顆粒。這時通過信號及流路控制單元25控制發(fā)光二極管23產(chǎn)生恒定功率的光信號，模擬顆粒通過測量區(qū)產(chǎn)生的散射信號，這時光電傳感器24采樣的光信號經(jīng)過參比可以代表固定的已知顆粒物濃度產(chǎn)生的散射信號，通過設(shè)定幾個固定的發(fā)光功率，對應(yīng)于各個跨度及量程的校準(zhǔn)信號，這幾個跨度或量程信號，對著確定的濃度值，系統(tǒng)使用一段時間各個環(huán)節(jié)造成的測量偏移，可以通過這幾個跨度值或量程值進(jìn)行校準(zhǔn)及修正。

對于疏水流路單元，在系統(tǒng)工作過程中，在加長取樣管38會產(chǎn)生微量的凝水，凝水通過疏水導(dǎo)管48靠重力推動疏水浮子45通過在疏水器殼體46上的疏水口47流出，重力的大小取決于在加長取樣管38和疏水浮子45之間的落差。

上述對實(shí)施例的描述是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本案技術(shù)，所涉及的電路部分完全根據(jù)現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可輕易對這些實(shí)例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本案不限于以上實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本案的揭示，對于本案做出的改進(jìn)和修改，例如，對于局部附加功能組件的增減、機(jī)體尺寸或體積的設(shè)置、各個連接管件的型號或尺寸等，若沒有產(chǎn)生超出本案之外的有益效果，則都應(yīng)該在本案的保護(hù)范圍內(nèi)。