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原文传递一种基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置

专利名称：	一种基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置
摘要：	本发明涉及烟气浓度检测领域。目的是提供一种基于TDLAS技术和图像分析的烟气检测装置，该装置可同时检测烟气中的气体浓度和粉尘浓度，降低检测成本，并能大大提高检测精度和检测效率。技术方案是：一种基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：该装置包括光路模块、气路模块、积分球气室模块和信号处理模块；所述光路模块包括检测光源发射组件和检测光源接收组件；所述检测光源发射组件、积分球气室模块、检测光源接收组件和信号处理模块沿检测光源的光路传输方向依序布置；所述积分球气室模块包括大小和材质均相同的测量积分球和参考积分球；所述气路模块与测量积分球相连通。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国计量大学
发明人：	杨佳晨;夏凤毅;范昊鹏;包军宇
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T06:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN202010010605.4
公开号：	CN111044488A
代理机构：	杭州九洲专利事务所有限公司
代理人：	王之怀;王洪新
分类号：	G01N21/39;G01N21/84;G01N21/01;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/39;G01N21/84;G01N21/01
申请人地址：	310018 浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号
主权项：	1.一种基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：该装置包括光路模块、气路模块、积分球气室模块和信号处理模块；所述光路模块包括检测光源发射组件和检测光源接收组件；所述检测光源发射组件、积分球气室模块、检测光源接收组件和信号处理模块沿检测光源的光路传输方向依序布置；所述积分球气室模块包括大小和材质均相同的测量积分球(40)和参考积分球(48)；所述气路模块与测量积分球相连通；所述测量积分球的左半球球面上开设有第一进光口(42)；所述测量积分球的右半球球面上依次开设有第一出光口(431)、第二出光口(432)、第三出光口(433)和第四出光口(434)；所述测量积分球的上半球球面上开设有第一进气口(441)、第二进气口(442)、第三进气口(443)和第四进气口(444)；所述测量积分球的下半球球面上开设有第一出气口(451)、第二出气口(452)、第三出气口(453)和第四出气口(454)；所述测量积分球的外壁安装有温压传感器(46)；所述测量积分球的内壁安装有位于第一出光口和第二出光口之间的第一挡板(411)以及位于第三出光口和第四出光口之间的第二挡板(412)；所述测量积分球上还开设有清洁气体进气口(47)；所述第一进光口、第一出光口、第二出光口、第三出光口和第四出光口的中心均位于测量积分球过球心的竖直截面上；四个出气口与四个进气口关于测量积分球的球心呈中心对称布置；所述参考积分球的左半球球面上开设有第二进光口(50)；所述参考积分球的右半球球面上依次开设有第五出光口(511)、第六出光口(512)、第七出光口(513)和第八出光口(514)；所述参考积分球的内壁安装有位于第五出光口和第六出光口之间的第三挡板(491)以及位于第七出光口和第八出光口之间的第四挡板(492)；所述第二进光口、第五出光口、第六出光口、第七出光口、第八出光口、第三挡板和第四挡板在参考积分球上的分布位置与第一进光口、第一出光口、第二出光口、第三出光口、第四出光口、第一挡板和第二挡板在测量积分球上的分布位置一致；所述检测光源发射组件包括依序设置的激光器、可旋转反射镜(7)、激光准直器(8)、空间滤波器(9)、激光扩束镜(10)和激光分束镜(11)；所述激光器包括第一激光器(5)和第二激光器(6)；所述第一激光器和第二激光器的检测光源发射方向相互垂直；所述检测光源接收组件共八组且分别与积分球气室模块中的八个出光口一一对应；每组接收组件均包括设置在出光口处以汇聚激光光束的傅里叶透镜以及用于将汇聚的激光光束转化为电信号的光电探测器；所述气路模块包括采样气泵(34)、干燥器(35)、三通阀(36)、旋风-布袋除尘器(37)、粉尘流量计(38)和气体流量计(39)；所述采样气泵、干燥器和三通阀的入口通过管道依次连通；所述三通阀的其中一个出口依次连通旋风-布袋除尘器和气体流量计，三通阀的另一个出口连通粉尘流量计；所述粉尘流量计和气体流量计通过管道连通测量积分球上的四个进气口；所述信号处理模块包括依次电连接的前置放大电路(28)、锁相放大电路(29)、A/D转换器(30)、计算机(31)、波形发生器(32)、耦合器(3)和激光控制器(4)；所述前置放大电路与八个光电探测器电连接；所述激光控制器与第一激光器电连接。 2.根据权利要求1所述的基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：所述第一进光口位于测量积分球的左半球球面中心位置；四个出光口对称设置在测量积分球过球心的水平截面上下两侧。 3.根据权利要求2所述的基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：所述第一进气口位于测量积分球的上半球球面中心位置；所述第二进气口、第三进气口和第四进气口的中心均匀分布在测量积分球的上半球距离球心45度的水平截面上。 4.根据权利要求3所述的基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：所述测量积分球的内壁、参考积分球的内壁以及四个挡板上均匀涂抹有聚四氟乙烯材料。 5.根据权利要求4所述的基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：所述第一激光器采用DFB激光器；所述第二激光器采用532nm全固态半导体绿光激光器。 6.根据权利要求5所述的基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：所述空间滤波器采用针孔滤波器。 7.根据权利要求6所述的基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：所述激光准直器的入光口和出光口均增设有宽带增透膜。 8.根据权利要求7所述的基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：所述第一出光口、第三出光口、第五出光口、第七出光口分别对应的光电探测器采用可见光探测器；所述第二出光口、第四出光口、第六出光口和第八出光口分别对应的光电探测器采用近红外波段探测器。 9.根据权利要求8所述的基于TDLAS技术和图像分析的烟气浓度检测装置，其特征在于：所述可见光探测器为CCD光电探测器；所述近红外波段探测器为铟镓砷探测器。
所属类别：	发明专利