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在线环境监测技术:OMD41双光程测尘仪

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3.1OMD41测尘仪的系统配置OMD41的光学系统和基本工作原理OMD41的光学系统如图3.2所示。自动校准功能OMD41的自动校准包括零点、量程点及线性校准,背景光校正,窗口污染校正3项内容。图3.3零点、量程点和线性校准由以上操作过程可以看出,OMD41中的上述校准是在发射接收单元内部进行的,属于一种模拟校准,因为在线烟尘测量不可能终止烟气排放进行横穿烟道的校准,也不可能配制出标准气体来进行校准。表3.3OMD41测尘仪的主要技术数据

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(1)OMD41的系统配置

OMD41的系统配置如图3.1所示,它主要由发射接收单元、反射单元、两个带有连接管的法兰、连接单元(用于数据处理和就地显示)、吹扫空气单元几个部分组成。

图3.1 OMD41测尘仪的系统配置

(2)OMD41的光学系统和基本工作原理

OMD41的光学系统如图3.2所示。由脉冲调制的LED光源发射波长500~600 nm的可见光,当烟道直径小于2 m时采用发光二极管,烟道直径大于2 m时采用激光二极管。LED光源发出的测量光,通过半透半反镜3和6,经物镜7聚焦后穿过测量通道到达反射镜12,反射镜有玻璃三棱镜塑料多棱镜、光刻薄片反射镜3种,使用何种反射镜取决于测量通道的长度

图3.2 OMD41的光学系统

1—LED光源;2—聚光镜;3—半透半反镜(目视镜的分光反射镜);4—目视镜(瞄准镜);5—抛物柱面反射镜;6—半透半反镜(测量光、参比光的分光反射镜);7—物镜;8—发射接收单元窗口(保护晶片);9—零点反射镜;10—反射单元窗口(保护晶片);11—背景光板(空白板);12—测量光反射镜;13—滤光片1;14—滤光片2;15—参比光接收器;16—测量光接收器

测量光经反射镜反射后返回,由半透半反镜6反射至测量光接收器16,得到测量光强信号I。与此同时,LED光源发出的一部分光,经半透半反镜6、抛物柱面反射镜5到达参比光接收器15,得到参比光强信号I0。15和16是两个带有前置放大器的光电接收器,根据接收到的测量光强I和参比光强I0,可以计算出T=I/I0,O=1-(I/I0),E=lg(I0/I),从而得到透光度、不透光度和消光度测量结果。

采用参比光的作用有二:一是抵消光源波动或漂移(由电源波动或光源老化等因素造成)给测量带来的影响;二是用于窗口的污染校正,测量光路的I和参比光路的I0之差作为一个固定值被储存在仪器中,通过窗口的污染校正求得实际工况下的无污染的I值。目视镜(瞄准镜)4用于发射接收单元和反射单元之间光轴的对准和透镜系统的调焦。

(3)自动校准功能

OMD41的自动校准包括零点、量程点及线性校准,背景光校正,窗口污染校正3项内容。

1)零点、量程点及线性校准(www.xing528.com)

进行零点校准时,马达驱动旋转元件将发射接收单元窗口晶片8移出,而将零点反射镜9置入光路,测量光不经过测量通道,由零点反射镜反射返回至测量光接收器16;进行量程点校准时,测量光路中置入零点反射镜,同时置入滤光片1或滤光片2(滤光片是一种透光度已知的光栅滤光元件),两个滤光片可分别校准两个量程点,线性校准与量程点校准同时进行。校准操作如图3.3所示。

图3.3 零点、量程点和线性校准

由以上操作过程可以看出,OMD41中的上述校准是在发射接收单元内部进行的,属于一种模拟校准(模拟无烟测量通道的校准),因为在线烟尘测量不可能终止烟气排放进行横穿烟道的校准,也不可能配制出标准气体来进行校准。所以,在OMD41的操作说明书中,将这种校准称为检测(Monitoring)而不称其为校准(Calibration)。

2)背景光校正

所谓背景光(Background Light)是指烟道和发射接收单元内存在的分布光(Distributed Light),这种分布光会由各种途径进入测量光接收器,给测量带来干扰。背景光的测量如图3.4所示,图中的背景光板(在仪器分析中称为空白板)表面涂有黑体材料,将测量光全部吸收。背景光测量值储存在仪器中,分别用于零点、量程点及线性校正,这种校正在OMD41说明书中也称为基本光补偿。

图3.4 背景光测量

此项校正由仪器自动进行。如果窗口污染严重,可能使到达测量光接收器16的信号太弱,致使信噪比降低,非线性增大,此时OMD41采取以下补救措施:测出窗口污染度后,通过自动提高发射光能量,保证在测量光接收器16上测得的信号强度不变,与此同时,相应进行零点补偿和线性校准;如果窗口污染程度超出仪器补偿范围,则发出维护请求,由维护人员对窗口晶片进行人工清洗。

(4)技术数据

OMD41的主要技术数据见表3.3。

表3.3 OMD41测尘仪的主要技术数据

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