基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置的制作方法

本發明涉及開放式光散射揚塵檢測領域，具體涉及一種基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置。

背景技術：

京津冀地區的大氣顆粒物污染已經引起了一系列的社會問題，為了綜合治理大氣顆粒物污染，環保部門采取了一系列的措施，大氣顆粒物濃度在線監測是治理顆粒物污染的重中之重，揚塵作為京津冀地區大氣顆粒物網格化治理的重要組成部分，對于揚塵的在線監測顯得尤為重要。傳統的揚塵檢測儀器主要采用稱重法、β射線法、微振蕩天平法以及光散射法。現有的監測儀器中，唯有光散射法的儀器可以做到實時在線監測。

目前國內外市場上的光散射法檢測儀器大多數采用角散射法，少部分儀器采用消光法(全散射法)，它們的測量精度高，實時性好。但是針對揚塵分布區域廣、隨機性強、濃度變化大的特點，想要快速的監測揚塵的濃度以及擴散特性，就需要多臺這樣的設備設計集散式測量系統然后根據復雜的數據分析得出相關的信息。基于這種特點，天津同陽科技發展有限公司的陳文亮、李杏華等人發明了長光程開放式揚塵在線監測系統(專利申請號2015205359203，201510434402.7)，解決了現有的基于角散射法和部分全散射抽取式顆粒物測量儀器原理的抽取氣體、實時性差、測量區域小的問題。但是陳文亮、李杏華等人提出的長光程開放式揚塵在線監測系統采用對射式消光比測量單元，致使在現場應用的過程中無法克服周邊振動給測量信號帶來的巨大誤差，由于參考光強度測量采用激光器自帶的反饋信號，沒有做到和測量光信號保持對稱的參數，導致信號噪聲大。以上兩點都對系統的測量結果造成了巨大的干擾，無法保證 系統的測量精度。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置，增加了與測量光對稱的參考光強測量裝置，發明了基于角錐棱鏡的反射式光路。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置，從左往右依次包括激光器組、擴束鏡、半透半反鏡和角錐棱鏡，半透半反鏡上下兩端設有參考接收端和測量接收端，激光器組由四個波長為別為435nm,520nm,635nm,780nm的激光器構成，四路激光器的光軸和角錐棱鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與四路激光器的光軸對準，半透半反鏡的焦點與參考輸入端匯聚透鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與測量輸入端匯聚透鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與角錐棱鏡焦點對準，半透半反鏡與激光器的光軸的夾角為45°，激光器組發出的光經半透半反鏡后分為反射光和透射光，半透半反鏡與入射光成45°夾角，反射光直接進入與出射光垂直的參考接收端，然后經光電轉換單元之后輸出，透射光直接穿過測量區域到達角錐棱鏡，由于角錐棱鏡的反射作用原路返回再次經過測量區域到達半透半反鏡后進入測量接收端。

優選地，所述參考接收端和測量接收端采用對稱結構。

優選地，所述參考接收端由光電池和濾光片構成，光電池和濾光片之間的距離為20mm。

優選地，所述測量接收端由光電池和濾光片構成，光電池和濾光片之間的距離為20mm。

優選地，所述激光器組和半透半反鏡之間設有擴束鏡。

本發明具有以下有益效果：

參考接收端和測量接收端采用對稱結構，構成消光比測量單元，角錐棱鏡的應用不僅大大減小了光路對準的難度，加強了系統的抗振動性，還使得測量光兩次穿過測量區域，這樣光程增加了一倍，使得系統的測量分辨率提高了一倍。

附圖說明

圖1為本發明實施例的原理示意圖。

圖2為本發明實施例基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置中的光路示意圖。

圖3為本發明實施例基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置中的激光器組件。

圖4為本發明實施例基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置中的半透半反鏡。

圖5為本發明實施例基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置中的角錐棱鏡反射裝置。

圖6為本發明實施例基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置中的參考和測量接收端。

圖7為本發明實施例基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置的整體裝配圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1-圖7所示，本發明實施例提供了一種基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置，由激光器組、半透半反鏡、參考接收端、角錐棱鏡和測量接收端組成，激光器組由四個波長為別為 435nm,520nm,635nm,780nm的激光器構成，四路激光器的光軸和角錐棱鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與四路激光器的光軸對準，半透半反鏡的焦點與參考輸入端匯聚透鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與測量輸入端匯聚透鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與角錐棱鏡焦點對準，半透半反鏡與激光器的光軸的夾角為45°，激光器組發出的光經半透半反鏡后分為反射光和透射光，半透半反鏡與入射光成45°夾角，反射光直接進入與出射光垂直的參考接收端，然后經光電轉換單元之后輸出，透射光直接穿過測量區域到達角錐棱鏡，由于角錐棱鏡的反射作用原路返回再次經過測量區域到達半透半反鏡后進入測量接收端。

所述參考接收端和測量接收端采用對稱結構。

所述參考接收端由光電池和濾光片構成。

所述測量接收端由光電池和濾光片構成。

所述激光器組和半透半反鏡之間設有擴束鏡。

本具體實施參考接收端和測量接收端采用對稱結構，構成消光比測量單元。角錐棱鏡的應用不僅大大減小了光路對準的難度，加強了系統的抗振動性，還使得測量光兩次穿過測量區域，這樣光程增加了一倍，使得系統的測量分辨率提高了一倍。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種基于反射光路的開放式揚塵在線監測系統消光比測量裝置，從左往右依次包括激光器組、擴束鏡、半透半反鏡和角錐棱鏡，半透半反鏡上下兩端設有參考接收端和測量接收端，激光器組由四個激光器構成，四路激光器的光軸和角錐棱鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與四路激光器的光軸對準，半透半反鏡的焦點與參考輸入端匯聚透鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與測量輸入端匯聚透鏡的焦點對準，半透半反鏡的焦點與角錐棱鏡焦點對準，半透半反鏡與激光器的光軸的夾角為45°。本發明不僅減小了光路對準的難度，加強了系統的抗振動性，使得測量光兩次穿過測量區域，這樣光程增加了一倍，使得系統的測量分辨率提高了一倍。

技術研發人員：陳文亮;尤建新;李杏華;路廣
受保護的技術使用者：天津同陽科技發展有限公司
技術研發日：2016.02.25
技術公布日：2017.09.01