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原文传递一种粒径及粒子浓度在线检测装置及在线检测方法

专利名称：	一种粒径及粒子浓度在线检测装置及在线检测方法
摘要：	本发明公开了一种粒径及粒子浓度在线检测装置，包括检测腔室和固定罩壳，该检测腔室上设置有粒子准直加速喷头和出气接头，粒子准直加速喷头的气体形成粒子气流束；固定罩壳内安装有光源和进光透镜组件，光源产生的总光束通过进光透镜组件产生两束检测光束分别与气体流动路线相交于第一位置和第二位置，检测腔室上设置有出光透镜组件和两个光电探测器，且两个光电探测器的光强检测量程不同，经粒子散射的散射光通过出光透镜组件后被两个光电探测器接收。该在线检测装置具有更宽的粒径量程，检测的结果更加准确。另外本发明还公开了使用上述的在线检测装置，检测结果更加准确，并且扩大了粒径的检测范围，适合0.2μm‑50μm的粒径检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	张家港谱析传感科技有限公司
发明人：	沈嘉祺;丁臻敏;施伟雄;刘军;施惠民;施怡雯
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910373520.X
公开号：	CN110132802A
代理机构：	北京汇捷知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李宏伟
分类号：	G01N15/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	215621 江苏省苏州市张家港市乐余镇(张家港临江绿色科技创新园)张家港谱析传感科技有限公司
主权项：	1.一种粒径及粒子浓度在线检测装置，其特征在于：包括检测腔室，该检测腔室上设置有与检测腔室内腔连通的粒子准直加速喷头和出气接头，该粒子准直加速喷头上设置有环形的零气通道和样气通道，该环形的零气通道包裹样气通道，零气通道流出的零气包裹样气通道流出的样气而形成粒子气流束；所述检测腔室上安装有固定罩壳，该固定罩壳内安装有光源和进光透镜组件，所述光源产生的总光束通过进光透镜组件产生两束进光检测光束，两束进光检测光束均与粒子气流束相交，定义两束进光检测光束为第一检测光束和第二检测光束，第一检测光束与气体流动路线相交的位置为第一位置，第二检测光束与气体流动路线相交的位置为第二位置，第一位置处于第二位置的上游且两者相距一段距离，所述检测腔室上设置有出光透镜组件和两个用于检测散射光信号的光电探测器，且两个光电探测器的光强检测量程不同，经粒子散射的散射光通过出光透镜组件后被两个光电探测器接收。 2.如权利要求1所述的一种粒径及粒子浓度在线检测装置，其特征在于：所述进光透镜组件包括沿总光束行进方向顺次设置的分光器、矫正透镜和进光分光镜，所述固定罩壳上设置有与分光器匹配的参考光探测器，总光束经过分光器反射后的一部分光被参考光探测器接收。 3.如权利要求2所述的一种粒径及粒子浓度在线检测装置，其特征在于：所述出光透镜组件为出光分光镜，所述两个光电探测器设置于出光分光镜的两个焦点上，第一检测光束和第二检测光束被粒子散射的光线经过出光分光镜后均被两个光电探测器接收。 4.如权利要求3所述的一种粒径及粒子浓度在线检测装置，其特征在于：所述检测腔室内设置有非球面椭球反光镜，该非球面椭球反光镜具有一对共轭点，第一检测光束和第二检测光束与粒子气流束垂直，且第一位置和第二位置分别为其中一个共轭点的上游和下游并靠近该共轭点，另一共轭点置于所述出光分光镜的入射面上，粒子气流束中的粒子散射的散射光经非球面椭球反光镜反射后聚焦在出光分光镜的入射面上，再经出光分光镜分光后由两个光电探测器接收。 5.如权利要求4所述的一种粒径及粒子浓度在线检测装置，其特征在于：所述检测腔室上位于进光分光镜的相对侧设置有光陷阱。 6.如权利要求5所述的一种粒径及粒子浓度在线检测装置，其特征在于：所述光源为激光器或者LED光源。 7.一种粒径及粒子浓度在线检测方法，其特征在于：该在线检测方法使用了权利要求1中的在线检测装置，采样的样气和洁净的零气分别通过样气通道和零气通道后形成粒子气流束流入检测腔室内，洁净的零气包裹样气形成保护气幕；光源产生的总光束通过进光透镜组件产生第一检测光束和第二检测光束分别与粒子气流束流动路线相交于第一位置和第二位置，第一检测光束和第二检测光束被粒子气流束中的粒子经过第一位置和第二位置后均形成两束发自不同位置的散射光，两个光电探测器各产生一个散射光信号；设定两个光电探测器分别为光电探测器A和光电探测器B，光电探测器A的光强检测量程为[A1，A2]，光电探测器B的光强检测量程为[B1，B2]，且A1≠B1，A2≠B2； S1、当流经粒子气流束中的粒子流速接近气流流速且粒子的散射光信号强度高于粒子周围分子的散射光信号时；以其中A1和B1中数值较小对应的光电探测器检测的散射光信号强度计算该粒子的粒径； S2、当A1和B1中数值较小对应的光电探测器检测到散射光信号强度接近饱和时，以A2和B2中数值较大对应的光电探测器检测的散射光信号强度计算该粒子的粒径； S3、当粒子流速与气流流速比值低于某个阈值C且所述两个光电检测器检测到散射光信号远离饱和时，两个光电探测器均能先后检测到第一位置和第二位置产生的散射光并先后形成脉冲信号，根据每组脉冲信号的时间差得到相对应粒子经过两束相邻的光束的飞行时间；将检测得到的粒子飞行时间与预先测得的标准粒径粒子的飞行时间表进行对比，得到环境空气样气中每个粒子的空气动力学直径Dp。 8.如权利要求7所述一种粒径及粒子浓度在线检测方法，其特征在于：所述在线检测方法还包括光源的校零方法，光源产生的总光束一部分进入到出光透镜组件，另一部分光线经过分光器反射形成反射光并被参考光探测器接收，初始状态标定时，样气通道和零气通道均通过零气，此时参考光探测器探测的信号定义为标准参考光信号强度，所对应的光源的功率强度为标准功率强度，而此时的光电探测器的检测的光信号强度对应的浓度数值标定为0，当光源使用一段时间后光源功率衰减，此时调整光源的功率，使参考光探测器探测的光强度信号达到标准参考光信号强度后，然后再对两个光电探测器进行调整校零。 9.如权利要求8所述一种粒径及粒子浓度在线检测方法，其特征在于：所述在线检测方法还包括信号加强方法，利用检测腔室内设置的非球面椭球反光镜来反射散射光，第一检测光束和第二检测光束与粒子气流束垂直，且第一位置和第二位置分别为其中一个共轭点的上游和下游并靠近该共轭点，粒子先后第一位置和第二位置时产生散射光，散射光经过非球面椭球反光镜的反射后经过出光分光镜分成两束光线后由两个光电探测器接收。
所属类别：	发明专利