嵌入式多功能煙塵粉塵在線監測系統的製作方法
2023-09-14 06:03:25
專利名稱：嵌入式多功能煙塵粉塵在線監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種嵌入式多功能煙塵粉塵在線監測系統。
背景技術：
隨著我國國民經濟的迅速發展，除廢氣、廢水外，顆粒狀粉塵、煙塵向大氣排放所造成的環境汙染已成為一個十分突出的問題。由於煙塵粉塵排放的顆粒粒徑很小(微米數量級)，加上工業現場的惡劣環境(如高溫)，給煙塵粉塵排放的監控和檢測帶來極大的困難。目前煙塵、粉塵測量方法主要有光學法、採樣稱重法和靜電法三種。採樣稱重法不適合於在線測量，靜電法易受幹擾，國內技術並不成熟，光學法又進一步分為濁度法和散射法。而濁度法是目前國外普遍採用的用來測量煙塵、粉塵濃度的方法，採用這種方法的國外儀器在國內許多單位也都得到了成功應用。但是，國外煙塵粉塵在線監測系統有以下缺點1、價格昂貴，是國產同類儀器幾倍，不利於推廣；2、儀器中紅外光源壽命短，穩定性差；3、設計複雜，可靠性低，靈活性差；4、不能進行遠程參數設定及數據傳輸。
發明內容
本實用新型的目的是要解決現有技術存在的上述問題，提供一種成本低、光源使用壽命長、工作穩定性高，結構簡單、可靠性高、靈活性好、可實現遠程儀器參數設定及數據傳輸，便於現場調試，不受外界光線、水分影響及靜電幹擾的嵌入式多功能煙塵粉塵在線監測系統。
本實用新型是這樣實現的它有一個紅外發射裝置和紅外接收裝置，所說的紅外發射裝置和紅外接收裝置通過信號線與用於控制紅外發射裝置、紅外接收裝置及整個系統工作的主控制器相連接，所說的主控制器由單片機及分別與單片機相連接的按鍵、顯示器和用於存儲測量數據的存儲器組成，其特殊之處是所說的紅外發射裝置是由雙迴路紅外發光器、輸出端與紅外發光器的電源端相連接並用於給紅外發光器提供恆定的電源以使紅外發光器發出光強均勻的紅外光的恆功率電源構成，所說的紅外接收裝置是由光電探測器、接在光電探測器輸出端的前置放大器和接在前置放大器輸出端並用於將接收的信號轉換成可供主控制器進行定量分析的電壓信號的信號轉換器構成，且光電探測器和前置放大器集於一個機盒內，在單片機的輸入/輸出口上接有用於實現遠程儀器參數設定及數據傳輸的RS232接口。
本實用新型的優點是1、成本低，便於推廣應用；2、採用恆功率紅外光雙光路測量，在長時間測量的情況下仍不影響紅外光源的壽命，從而提高了儀器的穩定性。
3、將前置放大器、光電探測器集於一個機盒內，既簡化了設計，又提高了整機的可靠性和靈活性；
4、通過RS232接口，可實現遠程儀器參數設定及數據傳輸；5、與光散射法比較，不受外界光線影響，不考慮水分影響；與靜電法比較，不受靜電幹擾。
圖1是本實用新型的電路方框圖；圖2是本實用新型中紅外發射裝置電路及光路原理圖；圖3是本實用新型中紅外接收裝置的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1～圖3所示，本實用新型有一個紅外發射裝置1和紅外接收裝置2，所說的紅外發射裝置1和紅外接收裝置2通過信號線3與用於控制紅外發射裝置1、紅外接收裝置2及整個系統工作的主控制器4相連接，所說的主控制器4由單片機4A以及分別與單片機相連接的按鍵5、顯示器6和用於存儲測量數據的存儲器7組成，且在主控制器4上設有電源端9和信號輸出端10，所說的單片機4A可採用Cygnal公司的C8051F005，紅外發射裝置1是由雙迴路紅外發光器12、用於給紅外發光器12提供恆定電源並使紅外發光器12發出的紅外光光強均勻的恆功率電源11構成，所說的恆功率電源11的輸出端與紅外發光器12的電源端相連接。所說的紅外接收裝置2是由光電探測器21、接在光電探測器21輸出端的前置放大器22和接在前置放大器22輸出端並用於將接收的信號轉換成可供主控制器4進行定量分析的電壓信號的信號轉換器23組成，且光電探測器21和前置放大器22集於一個機盒內，以簡化設計結構，提高整機的可靠性和靈活性。在單片機4A的輸入/輸出口上接有通訊接口-RS232接口8，用於遠程進行儀器參數設定及數據傳輸。
安裝時，將紅外發射裝置1的紅外發光器12和紅外接收裝置2中的光電探測器21安裝在煙道15兩側，以確保測量含塵量時，測量路徑穿過煙道直徑，測量值是整個路徑的平均值，使測量更具有代表性，而且可用於大直徑管道或煙道的測量。工作時，接通系統電源，恆功率電源11給紅外發光器12提供恆定的電源，使紅外發光器12發出光強均勻的雙迴路紅外光，其中光路13的光信號送給紅外接收裝置2，光路14做為參比光送回主控制器4，以提高系統的測量精度。光電探測器21接收紅外發射裝置1發出的紅外光，經前置放大器22將信號放大，再通過信號轉換器23將信號轉換成可供主控制器4進行定量分析的電壓信號，傳送給主控制器4，並由主控制器4的信號輸出端10輸出4-20毫安的電流信號。該嵌入式多功能煙塵粉塵在線監測系統可以通過RS232接口8進行遠程參數設定，可進行的設定包括1、校正；2、在必要的時候需要設置煙道直徑，吸收係數，高、低報警，以及修正公式中的數據存儲間隔，例如煙道直徑一般取值範圍為1～6米，高報警在70％左右，低報警在30％左右，數據存儲間隔取值範圍為1秒到120分，每隔此時間間隔下位機均要存儲一次測得的數據。3、時間設置，將上位機時間或者自己設置的時間參數傳送給下位機；4、數據傳輸，包括單次紀錄傳輸和歷史紀錄傳輸，單次紀錄由下位機傳送上來那一時刻測得的數據到上位機硬碟中；歷史紀錄有兩種輸出形式圖形和表格。
權利要求1.一種嵌入式多功能煙塵粉塵在線監測系統，包括紅外發射裝置和紅外接收裝置，所說的紅外發射裝置和紅外接收裝置通過信號線與用於控制紅外發射裝置、紅外接收裝置及整個系統工作的主控制器相連接，所說的主控制器由單片機及分別與單片機相連接的按鍵、顯示器和用於存儲測量數據的存儲器組成，其特徵是所說的紅外發射裝置是由雙迴路紅外發光器、輸出端與紅外發光器的電源端相連接並用於給紅外發光器提供恆定的電源以使紅外發光器發出光強均勻的紅外光的恆功率電源構成，所說的紅外接收裝置是由光電探測器、接在光電探測器輸出端的前置放大器和接在前置放大器輸出端並用於將接收的信號轉換成可供主控制器進行定量分析的電壓信號的信號轉換器構成，且光電探測器和前置放大器集於一個機盒內，在單片機的輸入/輸出口上接有用於實現遠程儀器參數設定及數據傳輸的RS232接口。
專利摘要一種嵌入式多功能煙塵粉塵在線監測系統，包括紅外發射裝置、紅外接收裝置和主控制器，主控制器由單片機、按鍵、顯示器和存儲器組成，紅外發射裝置是由雙迴路紅外發光器、用於給紅外發光器提供恆定的電源並使紅外發光器發出光強均勻的紅外光的恆功率電源構成，紅外接收裝置是由光電探測器、接在光電探測器輸出端的前置放大器和接在前置放大器輸出端的信號轉換器構成，且光電探測器和前置放大器集於一個機盒內，在單片機的輸入/輸出口上接有用於實現遠程儀器參數設定及數據傳輸的RS232接口，優點是成本低、使用壽命長、穩定性高，結構簡單、可靠性高、靈活性好、可實現遠程儀器參數設定及數據傳輸，便於現場調試，不受外界光線、水分影響及靜電幹擾。
文檔編號G01N21/31GK2751300SQ20042003177
公開日2006年1月11日 申請日期2004年5月28日 優先權日2004年5月28日
發明者李衛東, 金振興, 錢建華, 李鐵軍, 劉華, 曹福德, 王直 申請人:錦州華冠環境科技實業公司, 渤海大學