利用光闪烁技术测量烟道气体的粉尘浓度.PDF

北京优利克电子有限公司 BEIJING UNIQUE ELECTRONICS CO. KSP-I-1000D 连续颗粒物监测仪简介 利用光闪烁技术测量烟道气体的粉尘浓度 1. 简介 二十世纪八十年代初期，由于传统的不透明度法（浊度计）和静电法用于烟道气体 粉尘浓度的监测技术存在许多技术和操作问题，英国达因光学公司开发了一种新型的粉 尘浓度测量技术——光闪烁技术。光闪烁技术一经问世，就受到了多家环境监测设备制 造商的青睐。许多公司竞相利用该项技术开发粉尘浓度测量仪器并将其技术冠以不同的 名称，如动态不透明度法、动态透射法、动态检测法等等。2003 年北京凯尔科技发展 有限公司引进了该项技术，与英国达因光学公司合作生产 KSP-I-1000D 连续颗粒物监 测仪，成为了国内第一家利用光闪烁技术生产粉尘浓度监测仪器的厂家。 2. 测量原理 光闪烁技术是目前最精确、最可信的粉尘浓度监测技术。利用光闪烁技术监测粉尘 浓度的测量原理如图1 所示。粉尘分析仪的传感系统由位于烟道两侧的发射探头和接收 探头组成。发射探头中安装有高功率发光二极管，二极管发射出固定波长、固定频率的 光脉冲，穿过烟道气体到达接收探头。烟道气体中的粉尘经过发射探头与接收探头之间 的光路时，会引起光的闪烁（即光强度的的增大和减小），光的闪烁幅度（即光强度的 变化幅度）与穿过光路的粉尘浓度成正比，因此通过测量光的闪烁幅度即可得到烟道气 体中的粉尘浓度测量值。 图1. 光闪烁技术测量粉尘浓度的原理 3. 技术优势 利用光闪烁技术测量粉尘浓度与普通的不透明度法的最大不同就是前者采用固定 波长、固定频率的发散光脉冲束，所测量的是光强的闪烁幅度，并且利用了发射光脉冲 的频率调节和电路调节，而后者采用严格对中的光束，测量的是绝对光强。图2 为采用 光闪烁技术的DSL-5000 连续颗粒物监测仪与采用不透明度技术粉尘监测仪的应用实例 对比。 地址：北京市朝阳区大屯路2 号 电话：010传真：010 1 北京优利克电子有限公司 BEIJING UNIQUE ELECTRONICS CO. KSP-I-1000D 连续颗粒物监测仪简介 不透明度粉尘监测仪测量的是接收到的绝对光强度，当使用一段时间之后由于烟气 含尘量很大，在发射探头和接收探头的光学镜片表面很快就会沾污许多灰尘，就不可避 免的使接收到的光强度减弱形成零点漂移 （这种零点漂移使得粉尘浓度测量值比实际值 偏大）；温度变化、光路准直、光源老化等因素也会造成仪器的零点漂移，因此需要经 常对探头光学器件进行清洁维护；高温烟气的红外辐射和从烟道口散射进入的环境光线 会影响不透明度粉尘监测仪接收到的光强度，造成误计数。 光闪烁技术测量接收的使粉尘对光信号的闪烁调制振幅，与接收到的绝对光强的强 弱没有关系，因此即使由于长期使用在光学器件表面有积尘、温度变化、光路准直、光 源老化等因素，也不会对 KSP-I-1000D 连续颗粒物分析仪的零点漂移产生影响； KSP-I-1000D 的电路设计有自动补偿功能，可根据光强的变化自动调节放大增益，在光 强减弱95%的情况下仍可获得准确、可信的测量结果，大大地减少了维护工作量和延长 了维护周期。由于采用了固定波长和固定频率的光脉冲响应技术，接收探头的探测器电 路只响应与二极管发射频率相同的光信号，测量结果只和粉尘引起的光闪烁幅度有关， 消除了辐射和烟道中散射光线等因素的影响。 对于不透明度粉尘监测仪， 由于采用准直光束，仪器的安装 要求两个探头光路准直对中特 别严格。因为一旦发射探头与接 收探头的准直角度有些偏差，发 射光就会产生偏移而不能全部 被接收探头探测到，会严重影响 测量结果；同时探头的颤动也会 使光束偏移准直光路造成误计 数。 如 右 图 所 示 ， 对 于