专利名称：在位式光电测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及管道内的流体测量，特别涉及管道形变较大情况下的在位式光电测量
方法及装置。
背景技术：
如图1所示，一种在位式光电测量装置，光发射单元14和光接收单元15通过法兰 等机械连接结构固定地安装在管道10的两侧；其中，光源设置在光发射单元14内，探测器 设置在光接收单元15内。光源发出的测量光束19被待测气体吸收，之后被探测器接收，通 过分析单元分析待测气体对测量光束19的吸收，从而得到待测气体的浓度等参数。
在上述测量装置中，光源和探测器的体积都很小，光源的发光面和探测器的接收 面的面积都很小。因此，在正式测量前，需要精密地调校光发射单元、光接收单元以及机械 连接结构，从而使得光源发出的非常细的光束能够被探测器准确接收。 在脱硝等领域内，管道在工作状态下的温度和在非工作状态下的温度差别很大， 如400K，这么大的温差能引起管道的变形，从而使得光源、探测器的相对位置发生变化。还 有，在焦化等领域中，管道的直径较大，如3m，管道的些许变形也能引起光源、探测器间相对 位置的较大变化。 由于上述原因，使得在管道变形时，光源发出的光束难以被探测器接收，测量中 断，如图2所示。

发明内容
为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种在位式光电测量方法，还提 供了一种在位式光电测量装置，使得在管道发生变形时，测量依然能正常进行，并保持原有 的测量精度。 为了实现上述发明目的，本发明分别采用如下技术方案
在位式光电测量方法，特点是 光发射单元通过机械结构连接光接收单元，光发射单元通过所述机械结构安装在 管道上的第一位置，光接收单元通过所述机械结构安装在管道上的第二位置，光发射单元 和/或光接收单元与所述管道间是非固定连接； 所述光发射单元和光接收单元间形成测量光路，该测量光路处于所述机械结构、 管道内；分析管道内被测流体对测量光的影响，得到被测流体的参数； 所述管道发生形变时，管道上的第一位置和第二位置发生相对移动，所述光发射 单元和/或光接收单元与管道间有相对移动，光发射单元发出的测量光依然能够被光接收 单元接收。 作为优选，在管道上的第一位置和/或第二位置处设置限位件，所述机械结构穿 过并能在限位件内移动。 进一步，所述机械结构包括第一 内管。
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进一步，所述第一内管至少包括一个沿管道内气流方向的投影覆盖或部分覆盖管 道内的测量光束的挡体。 进一步，所述机械结构还包括与第一 内管连接的第二内管。
本发明还提出了这样一种在位式光电测量装置，特点是所述装置包括 光发射单元； 光接收单元； 光发射单元通过机械结构连接光接收单元，光发射单元通过所述机械结构安装 在管道上的第一位置，光接收单元通过所述机械结构安装在管道上的第二位置，光发射单 元和/或光接收单元与所述管道间是非固定连接，光发射单元和光接收单元间形成测量光 路，该测量光路处于所述机械结构、管道内； 分析单元，用于分析管道内流体对测量光的影响，从而得到流体的参数。 作为优选，在管道上的第一位置和/或第二位置处设置限位件，所述机械结构穿
过并能在限位件内移动。 进一步，所述机械结构包括第一 内管。 进一步，所述第一 内管至少包括一个沿管道内气流方向的投影覆盖或部分覆盖管 道内的测量光束的挡体。 进一步，所述机械结构还包括与第一 内管连接的第二内管。
与现有技术相比较，本发明有如下有益效果 本发明设置了活动连接的安装方式，使得在管道发生形变时，光发射单元和/或 光接收单元与管道间也能有相对移动，从而使光发射单元发出的测量光依然能够被光接收 单元准确接收，管道内的测量光程也不变，从而保持了原有的测量精度。


图1是现有技术中在位式光电测量装置的结构示意图； 图2是图1中装置在管道发生形变时的示意图； 图3是本发明实施例1中测量装置的结构示意图； 图4是第一内管与管道的连接关系示意图； 图5是第二内管与管道的连接关系示意图； 图6是图5的三维剖视图； 图7是限位件的结构示意图； 图8是挡体的结构示意图； 图9是图8的俯视图； 图10是图8的A-A视图； 图11是仿真的过程气体中的颗粒物在图8挡体作用下的分布区域图； 图12是管道发生形变时图3中装置的示意图； 图13是本发明实施例2中测量装置的结构示意图； 图14是管道发生形变时图13中装置的示意图； 图15是本发明实施例3中测量装置的结构示意图； 图16是管道发生形变时图15中装置的示意4
图17是本发明实施例4中测量装置的结构示意图；
图18是管道发生形变时图17中装置的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1 : 如图3所示，一种管道内氨气的在位测量装置，应用在脱硝领域中。所述管道在工 作状态时的温度超过800K，非工作状态时的温度则为300K左右，这么大的温度变化会引起 管道的变形。所述测量装置包括 光发射单元ll，包括激光器以及驱动模块，所述激光器的输出光频率包括对应于 氨气的吸收谱线的频率。在驱动模块工作下，激光器的输出光频率可扫过吸收谱线。
光接收单元12，包括探测器，探测器的选择是本领域的现有技术，在此不再赘述。
分析单元，用于根据探测器送来的信号分析在吸收谱线I处测量光的衰减，从而 得出管道1内氨气的含量。 如图4-图7所示，光发射单元11和光接收单元12通过机械结构连接在一起，机 械结构包括连接在一起的第一内管21、第二内管22。光发射单元11通过第一内管21安装 在管道1上的第一位置，在第一位置处焊接有第一限位座41，使得第一内管21能够在第一 限位座41内移动，第一限位座41内填充石棉等密封材料。第一内管21包括一个沿管道1 内气流方向的投影覆盖管道内的测量光束的挡体63。光接收单元12通过第二内管22安装 在管道1上的第二位置处，第二位置处焊接有第二限位座31，使得第二内管22能够在第二 限位座31内移动，第二限位座31内填充石棉等密封材料。第一限位座41上设有端盖43， 第二限位座31上设有端盖33。通过以上安装，使得光发射单元11和光接收单元12能够与 管道l发生相对移动。 如图8-图11所示，挡体63用于在其下游形成颗粒物密度相对较小的气流区域， 从而提高穿过该区域的测量光束16的透光率，同时该区域内的气体也会被过程气体不断 地置换掉；挡体63的两侧开有缺口62，便于从第一内管21、第二内管22出来的吹扫气体被 过程气流带走，保证两个缺口之间是测量光程。 本实施例还揭示了一种氨气的在位测量方法，用于管道内氨气的浓度，所述测量 方法具体为 选择氨气的吸收谱线，使得在驱动模块作用下，激光器的输出光频率可扫过上述 吸收谱线； 提供上述测量装置，并安装在管道上；
在测量状态下 如图8-图11所示，挡体63用于在其下游形成颗粒物密度相对较小的气流区域， 从而提高穿过该区域的测量光束的透光率，同时该区域内的气体也会被过程气体不断地置 换掉；挡体63的两侧开有缺口 62，便于从第一内管21、第二内管22出来的吹扫气体被过程 气流带走，保证两个缺口之间是测量光程。 在驱动模块作用下，激光器发出的测量光频率被调谐到吸收谱线I处，测量光穿 过机械结构、管道l，之后被探测器接收，并转换为电信号；
分析单元根据探测器送来的信号，得到测量光在吸收谱线处的衰减，分析衰减后 得到管道l内氨气的浓度； 在上述测量过程中，管道1会发生形变，使得管道上第一位置和第二位置发生相
对移动，如图12所示。但由于上述光发射单元11、光接收单元12与管道1的非固定安装
方式，使得连接光发射单元11、光接收单元12的机械结构能够在第一限位座41、第二限位
座31内移动，使得光发射单元11发出的测量光依然能够被光接收单元12准确接收，测量
正常进行。 实施例2: 如图13所示，一种氧气的测量装置，与实施例1不同的是 仅设置一个内管23，内管23的两端分别连接光发射单元11、光接收单元12。其 中，内管23与光发射单元11的连接处位于第一限位座41内，内管23与光接收单元12的 连接处位于第二限位座31内。 本实施例还揭示了一种氧气的测量方法，与实施例1不同的是
1、仅设置一个内管23，内管23的两端分别连接光发射单元11、光接收单元12。其 中，内管23与光发射单元11的连接处位于第一限位座41内，内管23与光接收单元12的 连接处位于第二限位座31内。 2、如图14所示，在管道发生形变时，内管23在第一限位座41、第二限位座31内移 动，使得光发射单元11发出的测量光依然能够被光接收单元12准确接收，测量正常进行。
实施例3 : 如图15所示，一种氧气的测量装置，与实施例1不同的是
不再设置第二限位座，第二内管22是固定安装在管道上。
本实施例还揭示了一种氧气的测量方法，与实施例1不同的是
1、不再设置第二限位座，第二内管22是固定安装在管道上。 2、如图16所示，在管道发生形变时，第二内管22、光接收单元12随管道发生移动， 但连接第二内管22的第一内管21在第一限位座41内发生移动，使得光发射单元11发出 的测量光依然能够被光接收单元12准确接收，测量正常进行。
实施例4 : 如图17所示，一种氧气的测量装置，与实施例1不同的是
1、不再设置第一限位座； 2、仅设置一个内管23，内管23的两端分别连接光发射单元11、光接收单元12。其
中，内管23与光接收单元12的连接处位于第二限位座31内。 本实施例还揭示了一种氧气的测量方法，与实施例1不同的是 1、不再设置第一限位座； 2、仅设置一个内管23，内管23的两端分别连接光发射单元11、光接收单元12。其 中，内管23与光接收单元12的连接处位于第二限位座31内。 3、如图18所示，在管道发生形变时，内管23的一端随管道发生移动，另一端在第 二限位座31内移动，使得光发射单元11发出的测量光依然能够被光接收单元12准确接 收，测量正常进行。 上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是光发射单
6元、光接收单元通过机械结构连接在一起，机械结构与管道间是非固定连接；当管道发生形 变时，光发射单元和/或光接收单元与管道间有相对移动，从而保证了光发射单元发出的 测量光依然能够被光接收单元准确接收。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的 任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。
权利要求
在位式光电测量方法，其特征在于光发射单元通过机械结构连接光接收单元，光发射单元通过所述机械结构安装在管道上的第一位置，光接收单元通过所述机械结构安装在管道上的第二位置，光发射单元和/或光接收单元与所述管道间是非固定连接；所述光发射单元和光接收单元间形成测量光路，该测量光路处于所述机械结构、管道内；分析管道内被测流体对测量光的影响，得到被测流体的参数；所述管道发生形变时，管道上的第一位置和第二位置发生相对移动，所述光发射单元和/或光接收单元与管道间有相对移动，光发射单元发出的测量光依然能够被光接收单元接收。
2. 根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于在管道上的第一位置和/或第二位 置处设置限位件，所述机械结构穿过并能在限位件内移动。
3. 根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于所述机械结构包括第一内管。
4. 根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于所述第一内管至少包括一个沿管道 内气流方向的投影覆盖或部分覆盖管道内的测量光束的挡体。
5. 根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于所述机械结构还包括与第一内管连 接的第二内管。
6. 在位式光电测量装置，其特征在于所述装置包括 光发射单元；光接收单元；光发射单元通过机械结构连接光接收单元，光发射单元通过所述机械结构安装在管道 上的第一位置，光接收单元通过所述机械结构安装在管道上的第二位置，光发射单元和/ 或光接收单元与所述管道间是非固定连接，光发射单元和光接收单元间形成测量光路，该 测量光路处于所述机械结构、管道内；分析单元，用于分析管道内流体对测量光的影响，从而得到流体的参数。
7. 根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于在管道上的第一位置和/或第二位 置处设置限位件，所述机械结构穿过并能在限位件内移动。
8. 根据权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于所述机械结构包括第一内管。
9. 根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于所述第一内管至少包括一个沿管道 内气流方向的投影覆盖或部分覆盖管道内的测量光束的挡体。
10. 根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于所述机械结构还包括与第一内管连 接的第二内管。
全文摘要
本发明涉及在位式光电分析方法，特点是光发射单元通过机械结构连接光接收单元，光发射单元通过所述机械结构安装在管道上的第一位置，光接收单元通过所述机械结构安装在管道上的第二位置，光发射单元和/或光接收单元与所述管道间是非固定连接；所述光发射单元和光接收单元间形成测量光路，该测量光路处于所述机械结构、管道内；分析管道内被测流体对测量光的影响，得到被测流体的参数；所述管道发生形变时，管道上的第一位置和第二位置发生相对移动，所述光发射单元和/或光接收单元与管道间有相对移动，光发射单元发出的测量光依然能够被光接收单元接收。在管道发生形变的情况下，本发明能够保证测量正常进行，并保持原有的测量精度。
文档编号G01N21/31GK101769865SQ20101010931
公开日2010年7月7日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者曹志峰, 王健, 赵骏, 陈英斌, 马海波 申请人:聚光科技(杭州)股份有限公司