本实用新型涉及气溶胶领域,属于大气环境颗粒物范畴，具体的涉及一种激光前散射质量浓度仪测试棒。
背景技术：
气溶胶是指大气与悬浮于其中的固体和液体微粒所组成的多相体系，其中的粒子为气溶胶粒子。气溶胶粒子质量浓度直接影响环境空气质量。弹性光散射测量法具有速度快、灵敏度高等特点，是监测气溶胶粒子质量浓度的主要方法之一，根据不同的大小粒子散射光强不同，对粒子逐一检测获得粒径信息。其主要工作过程为：空气中的粒子在光束的照射下会产生与粒子大小成比例的散射光信号，该散射光信号通过光电探测器和前置放大电路后转换为适当幅度的电压脉冲信号，在经过电子线路的甄别，从而完成对电脉冲信号的分档计数。此时，电压脉冲数量对应于微粒的个数，电压脉冲的幅值对应于粒子的大小。
但该方法具有结构复杂、体积大、成本高等特点，限制了其在民用领域的广泛应用。
综上，非常有必要提供一种体积小巧、方便携带、无泵设计且检测范围宽泛的激光前散射质量浓度仪测试棒。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种激光前散射质量浓度仪测试棒，可根据不同大小粒子散射光强不同，大粒子散射光强，小粒子散射光弱，通过接收光信号的并转换为电信号读取，从而得到不同的检测介质的不同浓度。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种激光前散射质量浓度仪测试棒，包括壳体，壳体内设置有检测腔，检测腔内通入待测气体，还包括：
激光源发射装置，配置成向检测腔内发射激光并照射待测气体；
设置在检测腔内的滤波装置，目的是在激光照射待测气体之前将激光进行滤波，消除杂光；
用于将照射过待测气体后的激光进行聚焦的散射光光学透镜组；
设置在检测腔和散射光光学透镜组之间的收集杯，配置成阻挡直射收集杯的激光光源；以及光电转换模块，将接收的激光信号转换为电信号并读取。
通过采用上述技术方案，激光源发射装置向检测腔内发射激光，激光先经过滤波装置滤波，阻挡掉大部分杂光，激光主光源照射在待测气体的粒子上形成散射光，然后经由散射光光学透镜组聚焦并射到光电转换模块，被光电转换模块转换为电信号输出，整体结构紧凑，使得整个激光前散射质量浓度仪测试棒体积小巧，方便携带；
收集杯可以将主光源挡住，避免主光源直接射到光电转换模块影响测量结果，使得整体监测准确，且可通过不同物质设定不同系数，大大提高准确性。
优选的，激光源发射装置包括相互电连接的电路板和激光二极管；电路板向激光二极管通电并控制激光二极管向检测腔内发射激光。
通过采用上述技术方案，光路部分由激光二极管发出，结构简单，操作方便，且激光二极管成本低，能广泛应用于民用领域。
优选的，激光源发射装置还包括聚焦透镜，聚焦透镜设置在激光二极管朝向检测腔一侧，用于对激光二极管发射的激光聚焦。
通过采用上述技术方案，聚焦透镜可以对激光聚焦形成聚焦光束，提高激光利用率，避免光源浪费造成误差，影响测试准确性。
优选的，滤波装置包括一级光栏和二级光栏，一级光栏和二级光栏沿激光源发射装置发射激光方向依次设置在检测腔内。
通过采用上述技术方案，由于激光光源由主光源和杂光光源两部分组成，且光源光纤的波粒具有二象性基础，设置一级光栏和二级光栏可以对聚焦光束完成空间滤波，使主光源完全通过，阻挡掉绝大部分的杂光，减少杂光的危害性，进而提高测试结果的准确性，同时可以提高检测范围，检测可从微克级到克级多个跨度检测。
优选的，散射光光学透镜组包括沿激光源发射装置发射激光方向依次设置的第一散射光收集透镜和第二散射光收集透镜；
第一散射光收集透镜和第二散射光收集透镜均可拆卸螺纹固定连接在壳体上。
通过采用上述技术方案，由于待测气体内带有大小不一的粒子，聚焦光束打到粒子表面后会形成强烈的散射光，散射光发出后，可以依次经过第一散射光收集透镜和第二散射光收集透镜完成两次聚焦，检测准确，可通过不同物质设定不同系数，大大提高准确性。
优选的，壳体开设有与检测腔连通的通孔，用于向检测腔内通入待测气体；
壳体于通孔处套设连接有采样接头，采样接头与壳体之间设置有密封圈。
通过采用上述技术方案，采样接头便于向检测腔内通入待测气体，且密封圈的设置，使得采样接头与壳体形成滑动密封配合，避免检测过程中外界气体和光源的干扰。
优选的，采样接头上开设有与检测腔连通的气体通道，气体通道处设计有螺纹结构。
通过采用上述技术方案，外界气体可经由气体通道、壳体上的通孔进入检测腔进行质量浓度检测，使得整体设计无泵设计，采样可以通过手动挥动，气体扩散检测，使用方便，也可连接抽气泵使用；
螺纹结构的设计方便后期安装孔快速密封接头，便于后期采样使用。
优选的，收集杯上开设有锥形槽，且锥形槽的开口部位朝向激光源发射装置，锥形槽的锥顶朝向散射光光学透镜组设置；
收集杯可以穿过第一散射光收集透镜设置；或
收集杯可以设置在第一散射光收集透镜和通孔之间。
通过采用上述技术方案，锥形槽形状的设计，使得进入到收集杯内的激光通过反射原理直接射在锥形槽内壁上并向前传播，不会出现直接将激光反射出收集杯的现象，保证激光的主光源全部被收集杯遮挡，没有任何光源泄露，从而避免了测试洁净气体时显示的数值偏大进而造成误导，影响测试准确性的结果出现。
优选的，激光源发射装置还包括激光器罩，激光器罩通过螺纹可拆卸固定连接在壳体上，且电路板和激光二极管均设置在激光器罩内；
激光器罩与检测腔形成一个黑暗密闭的环境，且激光器罩和壳体之间设置有密封胶条。
通过采用上述技术方案，使得检测光路不受外界自然光和空气中粒子的影响，提高检测准确率。
优选的，壳体于激光器罩一端安装有端盖，端盖与壳体螺纹连接；
端盖上开设有穿线孔，用于与光电转换模块连接线预留孔；
端盖上还设有吹气孔，可连接吹气装置，向检测腔内吹入压缩洁净空气将检测腔内的污染气体排出。
通过采用上述技术方案，穿线孔的设计方便连接线的接通，是整体结构整洁美观，不会糟乱；
吹气孔的作用可以在每次采样实验完成后，在吹气孔处安装吹气装置向检测腔内通入压缩空气，将检测腔内的污染气体排出，提高该设备的使用寿命，且结构简单。
本实用新型所述的一种激光前散射质量浓度仪测试棒，主要是根据不同大小粒子散射光强不同，大粒子散射光强，小粒子散射光弱，通过接收光信号的并转换为电信号读取，从而得到不同的检测介质的不同浓度。综上所述，此激光前散射质量浓度仪测试棒具有以下优点：1)体积小巧，方便携带；2)无泵设计，采样可通过手动挥动，气体扩散检测，操作方便；3)用途广，可检测液体、气、固体类的气体转粉尘或气溶胶；4)检测范围宽泛，可从微克级到克级多个跨度检测；5)检测准确，可通过不同物质设定不同系数，大大提高结果的准确性。
附图说明
图1是实施例中激光前散射质量浓度仪测试棒的整体结构图；
图2是实施例中激光前散射质量浓度仪测试棒的剖视图；
图3是实施例中激光前散射质量浓度仪测试棒剖视图中的局部放大图a；
图4是实施例中激光前散射质量浓度仪测试棒剖视图中的局部放大图b。图中：
1、壳体；1a、检测腔；1b、通孔；
2、采样接头；2a、气体通道；2b、密封圈；
3、端盖；3a、穿线孔；3b、吹气孔；
4、激光源发射装置；4a、电路板；4b、激光二极管；4c、聚焦透镜；4d、激光器罩；4e、密封胶条；
5、滤波装置；5a、一级光栏；5b、二级光栏；
6、散射光光学透镜组；6a、第一散射光收集透镜；6b、第二散射光收集透镜；
7、收集杯；7a、锥形槽；
8、光电转换模块。
具体实施方式
以下结合附图1至图4对本实用新型作进一步详细说明。
如图1和图2所示，实施例中的激光前散射质量浓度仪测试棒包括壳体1，壳体1内开设有检测腔1a，检测腔1a内用于通入待测气体。还包括激光源发射装置4、滤波装置5、散射光光学透镜组6和光电转换模块8。激光源发射装置4、滤波装置5、散射光光学透镜组6和光电转换模块8按顺序依次设置在壳体1内，且滤波装置5设置在检测腔1a内。在检测腔1a和散射光光学透镜组6之间还设置有收集杯7。
激光源发射装置4由图2和图3所示，包括相互电连接的电路板4a和激光二极管4b，还包括聚焦透镜4c、激光器罩4d以及设置在激光器罩4d和壳体1之间的密封胶条4e。电路板4a和激光二极管4b均安装在激光器罩4d内，聚焦透镜4c设置在激光二极管4b背向电路板4a一侧，激光二极管4b发射的激光会先穿过聚焦透镜4c进行聚焦形成聚焦光束。激光器罩4d通过螺纹可拆卸固定连接在壳体1上。而为了避免外界气体和光源的影响，本实用新型将激光器罩4d设置在壳体1内被壳体1包覆，使得激光器罩4d与检测腔1a形成一个黑暗密闭的环境，密封胶条4e设置在激光器罩4d和壳体1之间进行密封，防止外界气体或光源经由激光器罩4d和壳体1之间的缝隙进入检测腔1a内影响检测结果。
壳体1上开设有通孔1b，通孔1b与检测腔1a相连通，待测气体经由通孔1b处进入检测腔1a内。在壳体1上套设安装有采样接头2，采样接头2上开设有与检测腔1a连通的气体通道2a，且气体通道2a与通孔1b相同并与检测腔1a连通。气体通道2a用于流通待测气体，且气体通道2a处设计有螺纹结构，可以螺纹安装密封接头等装置。在采样接头2与壳体1接触处还设置有密封圈2b，避免了外界气体经由采样接头2和壳体1之间的缝隙进入检测腔1a内影响检测结果。
如图2所示，滤波装置5包括一级光栏5a和二级光栏5b，且一级光栏5a和二级光栏5b均设置在检测腔1a内并沿激光源发射装置4发射激光方向顺次排列设置，使得激光先后经过一级光栏5a和二级光栏5b进行滤波。一级光栏5a和二级光栏5b均通过紧配合与壳体1固定连接。
由图2和图4所示可知，散射光光学透镜组6包括第一散射光收集透镜6a和第二散射光收集透镜6b，第一散射光收集透镜6a和第二散射光收集透镜6b沿激光源发射装置4发射激光方向按顺序排列设置，且第一散射光收集透镜6a和第二散射光收集透镜6b均设置在滤波装置5背向激光源发射装置4的一侧。第一散射光收集透镜6a和第二散射光收集透镜6b均通过螺纹可拆卸固定连接在壳体1上。由图可知，第一散射光收集透镜6a和第二散射光收集透镜6b均是凸透镜形状设置，且第一散射光收集透镜6a的凸起与第二散射光收集透镜6b的凸起相向设置。在壳体1上螺纹可拆卸密封安装有透镜支架座，第一散射光收集透镜6a和第二散射光收集透镜6b卡接在透镜支架座上。光电转换模块8固定连接在透镜支架座上。
当待测气体为洁净空气，无任何粒子的情况时，测试结果数值会很大，为了避免这一结果影响测试准确性，因此设计了收集杯7。收集杯7可以穿过第一散射光收集透镜6a设置，也可以设置在第一散射光收集透镜6a之前位于第一散射光收集透镜6a和壳体1上通孔1b之间。收集杯7用于将激光主光源阻挡住，因此收集杯7采用挡板设计，也可以在收集杯7内设置凹槽，本实用新型优选用在收集杯7上开设锥形槽7a，锥形槽7a的开口部位朝向激光源发射装置4，锥形槽7a的锥顶朝向散射光光学透镜组6设置。
在本实用新型中，激光前散射质量浓度仪测试棒的工作原理：电路板4a向激光二极管4b通电控制激光二极管4b发出激光，激光经由聚焦透镜4c聚焦形成聚焦光束；由于激光光源由两部分组成，主光源和杂光光源，经过4c聚焦后的聚焦光束先后经过一级光栏5a和二级光栏5b进行空间滤波，将聚焦光束中的杂光阻挡掉，使得聚焦光束中的主光源完全通过达到检测腔1a。待测气体经由采样接头2的气体通道2a和壳体1上的通孔1b进入检测腔1a内，进入检测腔1a内的聚焦光束主光源达到待测气体内粒子表面后形成强烈的散射光，散射光发出后经由第一散射光收集透镜6a完成第一次聚焦，然后再经过第二散射光收集透镜6b完成第二次聚焦，聚焦完成后的主光源射向收集杯7被收集杯7阻挡，散射光射向光电转换模块8，通过光电转换模块8将光信号转换为电信号从而完成一整套的检测流程。
本实用新型的激光前散射质量浓度仪测试棒中，还包括端盖3，端盖3安装在壳体1于激光器罩4d的一端，且端盖3与壳体1通过螺纹固定连接。在端盖3上同时开设有穿线孔3a和吹气孔3b。穿线孔3a为与光电转换模块8连接的连接线的预留孔，可穿连接线用；而吹气孔3b可连接吹气装置，当检测流程完成后，检测腔1a内会有多余废气，此时可以通过吹气孔3b向检测腔1a内吹入压缩空气将检测腔1a内废气经由壳体1上通孔1b和采样接头2上的气体通道2a排出。
进一步地，本实用新型的激光前散射质量浓度仪测试棒的整体优选设计为圆柱形，即壳体1设计为圆柱形但不仅限于圆柱形，壳体1内的检测腔1a设置为有自己的回转轴。在激光器罩4d内可安装调整座，调整座内中空设置有用于安装激光二极管4b的安装孔，将激光二极管4b套设安装在调整座的安装孔处，在调整座侧壁上均列设置多个螺纹孔，螺纹孔处配合安装调整螺钉，通过拧动调整螺钉的松紧度可以调整激光二极管4b在安装孔内x、y、z轴三个方向的位置，进而可以将激光二极管4b放出的激光与壳体1的回转轴同轴，以便后期测试的准确性。而对于调整座和激光二极管4b之间的调节，结构方式可以有上述所述结构但不限于上述结构，可以有其他的结构方式来完成两者的配合调节。
在壳体1于光电转换模块8的一端密封连接有上盖，上盖和壳体1共同配合将光电转换模块8套设在壳体1内不外显示。端盖3、上盖和壳体1共同配合连接，使得激光前散射质量浓度仪测试棒整体外观简洁美观。还可在壳体1上设置滚花处理，如图1所示，在保证外观美观的同时，可以防滑，避免出现手持过程中滑落损坏仪器的情况。壳体1可选用但不限于轻质塑料、耐磨金属等材料。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种激光前散射质量浓度仪测试棒，包括壳体(1)，壳体(1)内设置有检测腔(1a)，检测腔(1a)内通入待测气体，其特征在于，还包括：
激光源发射装置(4)，配置成向检测腔(1a)内发射激光并照射待测气体；
设置在检测腔(1a)内的滤波装置(5)，目的是在激光照射待测气体之前将激光进行滤波，消除杂光；
用于将照射过待测气体后的激光进行聚焦的散射光光学透镜组(6)；
设置在检测腔(1a)和散射光光学透镜组(6)之间的收集杯(7)，配置成阻挡直射收集杯的激光光源；以及
光电转换模块(8)，用于将接收的激光信号转换为电信号并读取。
2.根据权利要求1所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，激光源发射装置(4)包括相互电连接的电路板(4a)和激光二极管(4b)；
电路板(4a)向激光二极管(4b)通电并控制激光二极管(4b)向检测腔(1a)内发射激光。
3.根据权利要求2所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，激光源发射装置(4)还包括聚焦透镜(4c)，聚焦透镜(4c)设置在激光二极管(4b)朝向检测腔(1a)一侧，用于对激光二极管(4b)发射的激光聚焦。
4.根据权利要求1所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，滤波装置(5)包括一级光栏(5a)和二级光栏(5b)，一级光栏(5a)和二级光栏(5b)沿激光源发射装置(4)发射激光方向依次设置在检测腔(1a)内。
5.根据权利要求1所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，散射光光学透镜组(6)包括沿激光源发射装置(4)发射激光方向依次设置的第一散射光收集透镜(6a)和第二散射光收集透镜(6b)；
第一散射光收集透镜(6a)和第二散射光收集透镜(6b)均可拆卸螺纹固定连接在壳体(1)上。
6.根据权利要求5所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，壳体(1)开设有与检测腔(1a)连通的通孔(1b)，用于向检测腔(1a)内通入待测气体；
壳体(1)于通孔(1b)处套设连接有采样接头(2)，采样接头(2)与壳体(1)之间设置有密封圈(2b)。
7.根据权利要求6所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，采样接头(2)上开设有与检测腔(1a)连通的气体通道(2a)，气体通道(2a)处设计有螺纹结构。
8.根据权利要求6所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，收集杯(7)上开设有锥形槽(7a)，且锥形槽(7a)的开口部位朝向激光源发射装置(4)，锥形槽(7a)的锥顶朝向散射光光学透镜组(6)设置；
收集杯(7)可以穿过第一散射光收集透镜(6a)设置；或
收集杯(7)可以设置在第一散射光收集透镜(6a)和通孔(1b)之间。
9.根据权利要求2所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，激光源发射装置(4)还包括激光器罩(4d)，激光器罩(4d)通过螺纹可拆卸固定连接在壳体(1)上，且电路板(4a)和激光二极管(4b)均设置在激光器罩(4d)内；
激光器罩(4d)与检测腔(1a)形成一个黑暗密闭的环境，且激光器罩(4d)和壳体(1)之间设置有密封胶条(4e)。
10.根据权利要求9所述的激光前散射质量浓度仪测试棒，其特征在于，壳体(1)于激光器罩(4d)一端安装有端盖(3)，端盖(3)与壳体(1)螺纹连接；
端盖(3)上开设有穿线孔(3a)，用于与光电转换模块(8)连接线预留孔；
端盖(3)上还设有吹气孔(3b)，可连接吹气装置，向检测腔(1a)内吹入洁净压缩空气将检测腔(1a)内的污染气体排出。
技术总结