一種紅外油煙濃度傳感器的製造方法
2023-05-15 21:32:21 4
一種紅外油煙濃度傳感器的製造方法
【專利摘要】一種紅外油煙濃度傳感器，主要包括：檢測光發射端、檢測光接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接杆；檢測光發射端的光源經反射分光鏡分成平行的兩路；兩路光分別通過油煙特徵吸收波長濾光片和非吸收波長濾光片，得到特徵數據和參比數據，通過檢測器的光電轉換，將信號傳輸給CPU處理，經壓力和溫度校正後得到準確的油煙濃度數據。本發明的紅外油煙濃度傳感器，採用單光源雙光路，可以保證樣品光源和參比光源完全一致，沒有光學活動件，且疏水疏油藍寶石保護玻璃在保證紅外透光率的基礎上起到抗油煙粘附汙染的作用，能實現油煙濃度的準確在線監測，測量精度高、性能穩定、結果可靠、結構簡單、體積小巧、易於生產。
【專利說明】 一種紅外油煙濃度傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種油煙濃度傳感器，特別涉及一種基於紅外消光的油煙濃度傳感器。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國國民經濟水平的不斷發展和提高，飲食行業油煙汙染已經成為城市環境汙染的一大問題，統計數據表明:2004年我國食用油消費量1560萬噸，2010年食用油消費量達到2000萬噸，這些油在烹飪過程中產生大量的油煙是造成城市空氣汙染的主要來源。其排放的大氣汙染物主要為氣、液和固三相組成的氣溶膠，其中含有食用油及食品在高溫下的揮發物，食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的醛類、酮類、鏈烷類和鏈烯類、多環芳烴等產物，成分極為複雜。油煙液固相顆粒物的粒徑一般小於10 μ m，粘著性強，大部分不溶於水，極性小。隨著各研究機構對廚房油煙研究的深入，廚房油煙對人體的危害越來越引起人們的廣泛關注。
[0003]2000年，國家環保總局發布《關於加強飲食業油煙汙染防治監督管理的通知》(環發[2000]191號)，要求全國各省、市、自治區、直轄市環境保護局(廳)將油煙汙染問題列入正常環境管理工作範圍。現在幾乎所有的餐飲店都安裝了油煙淨化設備，目前廣泛應用的幾類油煙淨化技術，主要有高壓靜電淨化器、水噴淋和機械旋風分離式淨化器。經淨化處理後，油煙中90%左右的顆粒物都會被過濾在淨化裝置內，對環境造成的汙染大大減少。但一些餐飲業單位為減少成本，儘量少用甚至不用油煙淨化設備，或者有的單位油煙淨化設備已經損壞而沒有察覺，出現油煙直接排放到空氣中的情況，造成極大的環境汙染。目前，各地油煙汙染問題日益突出，油煙對人體健康的影響也越來越受到人們的關注，已成為環保投訴的熱點之一，因此加強對餐飲業油煙排放的日常監督檢查已非常迫切。
[0004]現有的國標檢測方法有很大的局限性，難以滿足日常監督檢查的需要。國家環境保護總局頒布的GB18483-2001《飲食業油煙排放標準(試行)》附錄A中規定的油煙採樣及分析方法為現場不鏽鋼金屬濾筒採樣，實驗室紅外分光光度法分析(簡稱國標法)。所規定的具體測量方法是:先用特定的採樣機在規定的條件下對油煙霧採樣，讓含油煙霧的氣流通過裝有不鏽鋼絲網濾芯的採集頭以截留微小的油煙氣溶膠顆粒，然後將收集了油煙的濾芯取出放於盛有四氯化碳溶劑的容器中，在超聲波作用下讓油煙凝結物溶解，將溶有油煙凝結物的溶劑移入比色管中定容，最後用紅外分光光度法測出其油煙含量，再換算成所測的油煙濃度。該方法由於步驟繁多，測量精度受採樣過程和設備、四氯化碳純度、操作人員經驗等因素的影響較大，四氯化碳的致癌性也使得分析人員心存顧慮。雖然文件規定了餐飲業單位油煙的最高允許排放濃度(不大於2.0mg/m3)和油煙淨化設備的最低去除效率(要求小型單位淨化效率不小於60%，中型單位不小於75%，大型單位不小於85% )，但使用國標法檢測，樣品需帶回實驗室分析，監測周期長、費用高、步驟繁瑣、現場測試條件要求高，常常是執法人員來到現場，「案發地」已經改顏換貌難以取證了，難以滿足餐飲業油煙監督檢查和現場執法監測的需要。另外，由於城市餐飲店數量多、覆蓋面廣、汙染源分散，相關環保部門不可能有這樣多的人力、財力和時間來監督所有的餐飲業單位的油煙排放。只能對少數大型的賓館或飯店進行不定期抽查，很容易被不自覺的店主想到各種辦法逃避檢查，使國家法律形同虛設。因此急需準確測量、實時傳感油煙濃度的新型油煙傳感器，在此基礎上構建實時在線監控系統來使環保監管部門隨時了解數量龐大的油煙淨化設備的運行情況、各餐飲店的油煙排放情況，對那些油煙排放不符合國家標準的單位及時進行監管和處理。
[0005]現有技術在油煙在線監測上雖有少數初步探索，但屬於監控油煙淨化系統各個設備的開停狀態，一般是風機和淨化器，只要各設備是正常開啟的，就認為油煙排放也是達標的；又或者監控油煙淨化設備的運行功率和狀態等，根據這些參數的變化以判別油煙淨化設備的工作狀態和潔淨程度，從而估算設備是否需要進行清洗，以及油煙排放是否達標。實際上，由於設備的運行與油煙濃度之間並沒有嚴格的關係，所以從技術上來講，這些方法實際上用的是淨化設備監控的方法，即這些方法只能監控相關設備的運行狀態，並不能得知油煙排放的實際情況，因此監測結果不能準確反映油煙濃度，和國標法結果及實際油煙排放情況有較大的偏差，很難起到真正的監管作用。另外，由於油煙性質的複雜和特殊性，且檢測裝置所處煙道環境的惡劣性，因此，一些基於工業粉塵檢測的技術無法滿足油煙濃度在線監測的要求。即現有技術存在的問題:一是沒有很好地解決準確在線獲取油煙濃度；另一個為油煙極易汙染檢測裝置、從而影響檢測裝置壽命及檢測結果的準確性這兩個關鍵問題。因此，為了能夠對餐飲業的油煙排放進行真正有效的監管，需要採用新的方法和技術手段，對油煙進行實時採樣分析，以得到油煙濃度的準確量化數據，便於接入環保監管網絡，從而真正將餐飲業油煙排放納入汙染源在線監控系統。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種能有效解決上述問題，能準確在線獲取油煙濃度、抗汙染、壽命長、性能可靠、適用於煙道惡劣環境的油煙濃度傳感器。
[0007]本發明的技術方案如下:
一種紅外油煙濃度傳感器，主要包括:檢測光發射端、檢測光接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接杆；
其進一步的方案為:所述的檢測光發射端，主要包括:紅外光源、反射分光鏡、保護殼體和疏水疏油藍寶石保護玻璃；
其進一步的方案為:所述的檢測光接收端，主要包括:紅外檢測器、兩片窄帶紅外濾光片、保護殼體和疏水疏油藍寶石保護玻璃；
其進一步的方案為:所述的連接杆將檢測光發射端和檢測光接收端連為一體，檢測光發射端和檢測光接收端之間為開放型油煙檢測通道；
其進一步的方案為:所述的反射分光鏡將光源發射的紅外光分成平行的兩路；
其進一步的方案為:所述的兩片窄帶紅外濾光片為波長3.4μπι和波長0.63 μ m的濾光
片;
其進一步的方案為:所述的疏水疏油藍寶石保護玻璃的製備工藝為:正矽酸乙酯:二甲基二乙氧基矽烷體積比為2:1的混合溶液3mL，加入到60mL無水乙醇中，攪拌均勻；然後，按二甲基二乙氧基矽烷:含氟矽烷摩爾比為17:3加入含氟矽烷，攪拌均勻，得混合矽烷溶液；然後將濃氨水(25wt%) 1.0~1.5mL滴加到上述混合矽烷溶液中，室溫攪拌I~2h，放置老化48h ;使用前，按1:1體積比用無水乙醇稀釋，攪拌均勻，得含氟雜化SiO2納米塗層液；將乾淨的藍寶石玻璃以50mm/min的速度浸入含氟雜化SiO2納米塗層液中，停留15min,然後以200mm/min的速度勻速提拉鍍膜,將製備的膜片在50°C的乾燥箱中乾燥Ih後，在110°C下熱處理I~2h，得所述的疏水疏油藍寶石保護玻璃；所述的含氟矽烷優選為:1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基三甲氧基矽烷(CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OCH3) 3)或 1H，1H, 2H, 2H-全氟癸基三乙氧基矽烷(CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH2CH3)3)。該製備工藝我們另行申請專利。
[0008]本發明的油煙濃度檢測原理為:如圖1所示，油煙組分中多數的烴在波長3.4μ m(2930CHT1)附近具有強的光吸收，對應於C-H鍵的伸縮振動。
[0009]紅外光源發射的光通過油煙檢測區時，由於油煙對紅外光的特徵吸收，另外加之散射、反射及不透光性所造成的光強度的衰減，使得光強度降低。要根據此光強度的降低來準確獲取油煙的濃度，需要兩組測量數據，一組為在油煙的非吸收波長處的透射測試以確定散射、反射及不透光性造成的光強度的衰減；另一組為在油煙的吸收波長處的透射測試以確定由於油煙的吸收造成的光強度的衰減和散射、反射及不透光性造成的光強度的衰減總值，兩者的差值與油煙的濃度相關，從而精確地獲取油煙的濃度。
[0010]具體闡述為:忽略散射光和反射光造成的影響的前提下，消光係數//T0可以分解為不透光性造成的光強度的降低和由於油煙吸收組分對光的吸收造成的光強度的降低兩部分，沿光程積分後，得消光公式:
【權利要求】
1.一種紅外油煙濃度傳感器，主要包括:檢測光發射端、檢測光接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接杆。
2.根據權利要求1所述的一種紅外油煙濃度傳感器，其特徵在於:所述的檢測光發射端，主要包括:紅外光源、反射分光鏡、保護殼體和疏水疏油藍寶石保護玻璃。
3.根據權利要求1所述的一種紅外油煙濃度傳感器，其特徵在於:所述的檢測光接收端，主要包括:紅外檢測器、兩片不同波長的窄帶紅外濾光片、保護殼體和疏水疏油藍寶石保護玻璃。
4.根據權利要求1所述的一種紅外油煙濃度傳感器，其特徵在於:所述的連接杆將檢測光發射端和檢測光接收端連為一體，檢測光發射端和檢測光接收端之間為開放型油煙檢測通道。
5.根據權利要求2所述的反射分光鏡,其特徵在於:所述的反射分光鏡將光源發射的紅外光分成平行的兩路。
6.根據權利要求3所述的兩片不同波長的窄帶紅外濾光片，其特徵在於:所述的兩片不同波長的窄帶濾光片一個為波長3.4 μ m的濾光片，另一個為波長0.63 μ m的濾光片。
【文檔編號】G01N21/3504GK103983602SQ201410244229
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】顧文秀, 鄒路易, 楊光東, 劉世偉, 盧先領, 徐升, 吳志江 申請人:江南大學