MIP_M318型激光烟尘分析仪使用手册

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1、1MIP_M318 型激 光 测 尘 仪使用手册MIP OY2激光测尘仪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：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

2、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：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：1010mm，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（2020mm）的接收端。光密度（光密度（D 值）校准：值）校准： MIP

3、OY 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）3MIP OY 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 0100%灰度划分。安装与维护：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。

4、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

5、，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，

6、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 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（d/L）D 式中 d=颗粒直径 （微米）=颗粒密度 （克/立方厘米）L=所测粉尘长度 （米） D=测得的 D 值 （秘密度） M=质量浓度 （克/立方米）4对于尺寸大于 0.1m 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

7、 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0.340%=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

8、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

9、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 800 mg/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）

10、 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。5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.

11、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

12、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

13、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 1 kg/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 800 mg/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

14、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+0.516mA=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6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

15、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。7附录 1M318 测尘仪面板图 Contrels and displays M318 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89.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9附录 3测尘仪发射端接收端电缆接线图10附录 411