烟尘分析仪MIPM318.docx

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烟尘分析仪MIPM318

MIP_M318型

激光测尘仪

使

用

手

册

MIPOY

激光测尘仪

使用手册

一、前言

LM318型测尘仪在烟尘监测技术上的最大优势是采用了半导体激光器光源和半导体探测技术。

其卓越的波长稳定性、优良的光束集中特性及较长的使用寿命（10年），使它在原有传统设计的基础上具有更好的光束质量。

激光和半导体光电探测技术的应用减少了安装和维护的工作量，提高了光源的长期稳定性和在烟尘中的穿透能力，缩小了L318发射器和R318接收器的体积，增加了设备长期工作的可靠性。

主要特点：

●激光光源——卓越的波长稳定性

——优秀的光束集中特性（0.04。

）

——高强度

●光学设备少——低维护

●监测路径长（0-40m）

●双峰显示系统（光密度值D、尘浓度mg/m3）

●量程宽（1mg/m3-2g/m3）

●具有报警输出功能

●具有0-1V电压输出和4-20MA电流输出

技术规格：

激光光源L318

波长：

670mm

稳定度：

1%，预热时间5分钟

尺寸：

140mm（长）×125mm（宽）×80mm（高）

环境温度：

-20℃——-45℃

接收端R318

探测面积：

10×10mm，半导体探测器

尺寸：

140mm（长）×125mm（宽）×80mm（高）

环境温度：

-20℃——-45℃

当光程大于8m时，可选用更大探测面积（20×20mm）的接收端。

光密度（D值）校准：

MIPOY提供一种标准光密度—D值来进行仪器的校准。

D值和粉尘浓度直接相关，并且使粉尘浓度数字显示（mg/m3）成为可能。

D值定义如下：

D值=Log10（光源光强度/接收光强度）

MIPOY提供一套已知D值的滤光片。

校准M318时，用户需用人工在激光光程中插入已知D值的滤光片。

显示表盘刻度按0——100%灰度划分。

安装与维护：

激光测尘仪和常规测尘仪相比，在安装和日常维护上有极大的优越性。

激光光源的光束集中特性，使激光避免了其他光源所固有的缺陷。

使用激光技术，镜头表面几乎不用清洗，在测量通道两侧仅需开很小的孔。

光源端和接受端安装时不必紧贴很热的烟囱壁。

很高的激光光强和优良的探测灵敏度使激光测尘仪所测烟尘浓度即可高达2g/m3，也可低至1mg/m3。

二、测尘仪的基本原理

当一束单色光（例如激光束）穿过含有颗粒物的气体时，光束的强度会因颗粒物对光的吸收及散射而衰减。

入射光强的衰减程度符合朗伯-比尔（Lamber-Beer）定律：

I=I0e-a.x

（1）

其中I0：

激光光源的强度

I：

探测器探测到的光强度

x：

光束穿过粉尘区的光程长度

a：

常数。

与颗粒的直径、激光光束的波长及其他吸收过程有关。

另一个有用的概念时光密度D。

D值定义如下：

I=I0.Io-D

（2）

式中，I和I0的定义如上式。

从

（2）式看出，D值具有普遍属性，而与测量的光程长度及颗粒物的性质无关。

对于许多不同的应用及测量装置而言，从

（2）式求出的D值就是MIP测试仪的基本参量。

测试仪的指示值就是依D值大小刻度。

同时，提供已知D值的滤光片用于检测仪器是否正常工作。

然而，用户通常更关心的是粉尘或颗粒的浓度，即质量浓度（mg/m3），而不是D值。

因此，测试装置确定之后，主要的问题就是如何把测到的D值表示成质量浓度。

解决这个问题的最可靠方法，就是在实践中可能出现的各种粉尘浓度下，测量D值的同时又采样测量粉尘重量。

一旦质量浓度（mg/m3）与D值之间的关系确定后，这个问题就迎刃而解了。

另一种可能的办法，就是采用粉尘颗粒分布的简化模式，从理论上进一步推导方程

（1）和方程

（2）。

所获得的结果，与许多实测的粉尘浓度，呈现惊人的一致性。

这就给激光粉尘测试奠定了坚实的基础。

这个简化模式就是假设粉尘分布是由一些直径为d，密度（质量/体积）为ρ的相同颗粒物组成。

结合方程

（1）和方程

（2），则得到D值与质量浓度之间存在如下关系；

M=0.8（dρ/L）D

式中d=颗粒直径（微米）

ρ=颗粒密度（克/立方厘米）

L=所测粉尘长度（米）

D=测得的D值（密度）

M=质量浓度（克/立方米）

对于尺寸大于0.1μm以上的颗粒，上述“质量公式”是有效的。

三、控制、显示及设定装置

M318的发射端L318和接收端R318，都没有外部控制装置。

所有控制、显示及设定装置都在主机面板上。

面板图见附录1。

1.指示表。

在所选D值量程内，用百分数（%）值显示实测D值。

举例：

所选D值范围在0-0.3档，指示表读数40%则实测D值是0.3×40%=0.12。

指示值随粉尘浓度改变而连续变化。

2.量程选择。

对于不同应用，使用者可采用合适的检测量程。

LM318在0-0.3和0-3.0范围提供四档量程。

3.调零旋钮。

仪器安装后用这个重要旋钮调D值的零点，应在尽可能无粉尘的条件下进行调零操作。

当测试通道无任何干扰颗粒时，转动调零旋钮，直到表及液晶显示屏的读数均为零。

4.报警试验按钮。

按下次钮，显示器上显示的是设定的报警值。

达到次值，会启动报警继电器。

注意，此设定值有可能超出当前的D值量程，故要重调量程以适合此设定值。

5.报警值设定旋钮。

往下按住报警试验钮，调节此旋钮，则报警值的大小可重新调整。

6.报警指示灯。

当粉尘浓度超过报警值时，报警指示灯亮。

7.校准按钮。

零点调整之后，用此旋钮调节表的读数使其与一个已知D值的滤光片相对应。

这个工作通常在工厂内完成，使用者无需重调。

这是本测试仪的主要光学校准调节。

8.质量浓度校准旋钮（LCD校准）。

此旋钮用来确定D值与质量浓度数字读数之间的关系。

可用采样测重量的方法，或根据质量公式进行计算的方法来验证这个关系。

工厂调整数是基于一个假设，即D=1时，对应800mg/m3。

四、仪器安装与校准

4.1显而易见，每一种应用场合的安装环境都是不同的。

为方便使用，我们尽可能多的减少仪器现场安装的部件。

由于半导体激光器光束很紧凑，只需要很小的孔（10mm或20mm）就可使光束通过。

通常，烟囱内部存在小的负压，外部的空气会自动的使孔保持清洁。

如果烟囱内部存在正压，光源和接收端可用法兰安装，然后采用仪用空气清洗系统，以克服烟囱内部的压力，维护仪器的清洁及功能。

仪器安装方法依现场情况不同而多种多样，但基本可归纳成三种主要方法（见附图2）

1.采用L型支架，直接安装在烟囱外壁上。

2.烟囱周围有支撑，仪器安装在支撑物的平台上。

3.烟囱壁上固定一法兰，仪器安装在此法兰上。

当烟囱内部存在正压，又不希望内部气体从小孔逸出时，采用这种安装方式可满足要求。

当粉尘浓度非常高时，需要在烟囱内部装一根带水平滑槽的管子，用以缩短激光光程。

根据经验，浓度为1-5g/m3时，光程为1m就可以了。

还有一些其它环境因素影响仪器使用。

请检查下列能给粉尘浓度测量带来麻烦的因素：

1.企图测量太低的粉尘浓度；

2.使用很长的激光光程去测量很高的粉尘浓度；

3.测量光程很长时，出现定向困难与震动干扰；

4.待测粉尘以外的物体的干扰；

5.影响探测器的其它光源，如太阳光、灯光等；

6.在激光器和探测器的光学表面上积聚粉尘或水汽。

4.2本节谈到的校准，包括较多的工作。

如：

零点调节，用滤光片进行光学校准，质量浓度校准及检查仪器输出信号。

实际上，零点调节和光学校准可在实验室的工作台上完成，只要距离与实际测量情况一样就行。

调节仪器零点步骤如下：

首先，合上开关，等待3分钟，让光源输出功率稳定。

然后，把D值量程放在最灵敏的一档，调节面板上的调零按钮，使表针指零。

注意，调零时通道要无粉尘，也就是说，在无粉尘状态下调节。

光学校准步骤如下：

采用中性光密度滤光片，进行光学校准。

举例：

在光束通道内插入一个D=0.3的滤光片，仪器D值量程是0-1.0，此时表指针应在30%位置。

如果必要，可调节校准旋钮。

质量浓度校准：

可用理论计算方法或实际采样测试方法进行质量浓度校准。

理论计算校准的基础是光密度D与粉尘质量密度之间的关系，即公式3。

此时要假设，粉尘颗粒的平均尺寸（直径）和重量已知，用公式计算出质量当量后，用一块已知D值的滤光片，插入光束通道内，调节LCD校准旋钮，直到显示屏显示计算出的质量当量数值为止。

当我们并不知道粉尘颗粒的性质时，或者要求测试精度很高时，用采样方法进行质量浓度校准是比较好的。

在各种粉尘浓度下采样，同时记录下测试的D值，从而可获得粉尘浓度与光密度之间的关系，理论上这个关系应是一条直线。

工厂生产仪器时如何进行质量浓度校准呢？

通常情况下，工厂人员并不知道用户要测试什么样的粉尘。

一般采用“标准”粉尘颗粒，即直径是1微米，重量为1kg/分米3，并假设测量光程是1米，根据这些数值就可完成质量浓度的计算。

这就是用D=1.0滤光片，标准化调节仪器读数为800mg/m3的原因。

输出信号检查：

仪器提供两种输出信号：

电压输出（0-1V）和电流输出（4-20mA）。

这两种输出都与模拟表百分读数成正比。

这意味着，同一个D值，依选择D值量程的不同，会提供不同的电压及电流输出。

例如，取D=0-1.0量程档，光路中插入一个滤光片，表指示50%，则对应的电压输出将是50%×1V，即500mV。

对应的电流输出将是4mA+50%×（20mA-4mA）=4+0.5×16mA=12mA。

接着，取D=0-3.0量程档，插入的滤光片不变。

此时，结果应是：

模拟表%指示值=50%/3=17%

电压输出=17%×1V=170mV

电流输出=4+17%×（20-4）mA=6.7mA

说明：

零点调节和校准调节会影响输出值，而LCD校准调节则不会产生影响。

五、测尘仪用滤光片的使用方法

1.测尘仪通电预热几分钟。

插入滤光片进行校准前，仪器应显示一个稳定的D值。

（如果测量通道无粉尘的话，D值应为零）

2.把滤光片垂直插进激光光束中，让光束设在滤光片中间。

滤光片尽量靠近接收端R318的表面，最好是与之平整紧贴。

3.此时，M318仪器上的指示值应增为D+X，其中X是滤光片上标定的D值（在633nm-670nm范围）。

要使用符合测试量程的滤光片。

也就是说，插入滤光片后，仪器指针能明显偏转，同时又不变换量程开关。

4.如果指针指示值的增加量与已知的X值不同，则调“校准”旋钮，校准到正确值。

滤光片移开后，指针应回到初始的D值。

5.其它量程档的线性度可用不同的滤光片，采取类似步骤进行调整。

附录1

M318测尘仪面板图

ContrelsanddisplaysM318

说明：

1.模拟指针表，读数为D值

2.D值量程选择波段开关

3.调零点旋钮

4.报警试验按钮开关

5.粉尘浓度值报警设定旋钮

6.报警指示灯

7.校准旋钮

8.质量浓度校准（LCD）旋钮

9.质量浓度显示

10.电源显示

附录2

测尘仪接收端——显示端电缆接线图

附录3

测尘仪发射端——接收端电缆接线图

附录4