用于气体颗粒物采样滤膜自动传送张力检测的光学装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种光学检测装置，特别是涉及一种用于气体颗粒物采样滤膜自动传送张力检测的光学装置。


背景技术：

2.颗粒污染物是重要的空气污染之一，气体颗粒物的自动监测，是空气质量监测的重要项目，也是核安全监测中大气环境放射性监测的重要项目。
3.在对气体颗粒物自动采样的过程中，采样滤膜需要进行自动传送和更换。然而在长期自动运行情况下，滤膜传送和更换机构的运行和配合难以保持在最佳状态，使滤膜在传送中出现受到的张力不均、滤膜过紧或过松发生严重形变等情况，影响气体颗粒物采样精度；甚至发生滤膜位置偏移过大，导致采样失败。
4.在纺织、造纸等行业有应用张力传感器对卷材如纱线等进行张力检测的方案。现有的工业用张力传感器通过在卷材传送路径上增设接触式的机电结构进行张力检测，依据工作原理分为应变片型张力传感器和微位移型张力传感器。韩天赐，周其洪，陈革，万德军，周钧天等人，在“基于labview的立体织机经纱张力检测系统设计”(东华大学学报(自然科学版)，2018(44),5:762-765,771)一文中采用的电阻应变片式张力传感器，其结构包括三个滑轮。微位移型张力传感器是通过外力施加负载使板簧产生位移，然后通过差接变压器检测出张力。
5.现有的工业用张力传感器均属于接触式测量，会增加采样滤膜的污染风险，使滤膜传送和更换机构更加复杂，不适于气体颗粒物采样滤膜自动传送过程中的张力检测。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于气体颗粒物采样滤膜自动传送张力检测的光学装置，在气体颗粒物采样滤膜自动传送过程中可以实现非接触式光学张力检测。
7.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
8.一种用于气体颗粒物采样滤膜自动传送张力检测的光学装置，包括采样滤膜，所述光学装置还包括光源、第一光路系统、安装台面、第二光路系统、光谱仪，所述安装台面上方设有光纤接口上安装框，安装台面下方设有光纤接口下安装框，所述光纤接口上安装框上设有第一安装孔和第二安装孔，光纤接口下安装框上设有第三安装孔和第四安装孔，第一安装孔和第二安装孔分别通过安装台面上的透光孔与光纤接口下安装框的第三安装孔和第四安装孔的位置对准；所述采样滤膜设置在安装台面上方，并位于光纤接口上安装框下方；所述光源顺次通过第一光路系统、第一安装孔和第二安装孔、第三安装孔和第四安装孔、第二光路系统与光谱仪相连。
9.所述第一光路系统包括第一光纤接口、第一光纤、第二光纤接口、第一光路切换器、第三光纤接口、第四光纤接口、第二光纤、第三光纤、第五光纤接口和第六光纤接口，所
述第二光纤接口设置在第一光路切换器一侧，第一光路切换器另一侧设有第三光纤接口、第四光纤接口；所述光源通过第一光纤接口与第一光纤的一端连接，第一光纤的另一端连接第二光纤接口，第三光纤接口通过第二光纤与第五光纤接口连接，第四光纤接口通过第三光纤与第六光纤接口连接，所述第五光纤接口、第六光纤接口分别固定于光纤接口上安装框的第一安装孔和第二安装孔。
10.作为优选，所述第二光路系统包括第七光纤接口、第八光纤接口、第四光纤、第五光纤、第九光纤接口、第十光纤接口、第二光路切换器、第十一光纤接口、第六光纤和第十二光纤接口，所述第七光纤接口和第八光纤接口分别固定于第三安装孔和第四安装孔，第四光纤和第五光纤的一端分别连接第七光纤接口和第八光纤接口，另一端分别连接设置在第二光路切换器上的第九光纤接口和第十光纤接口，第十一光纤接口设置在第二光路切换器的另一侧，第十一光纤接口连接第六光纤的一端，第六光纤的另一端的通过第十二光纤接口连接光谱仪。
11.作为优选，第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔和第四安装孔的位置均在采样滤膜传送覆盖范围内。
12.作为优选，所述光学装置还包括进风段、滤膜压框和出风段，所述进风段包括进风管道、采样上风罩，进风管道下端连接采样上风罩，滤膜压框安装于采样上风罩下端并隔着采样滤膜设置在安装台面的上方；所述出风段包括采样下风罩、出风管道，所述采样下风罩的上端设置在安装台面的下方，采样下风罩的下端连接出风管道；所述安装台面设有通风孔，采样上风罩、滤膜压框和采样下风罩的安装位置与安装台面的通风孔对准。
13.作为优选，所述光纤接口上安装框、光纤接口下安装框分别与安装台面固定。
14.作为优选，所述采样滤膜为连续带状结构，采样滤膜一端设有放膜导辊，采样滤膜另一端设有收膜导辊。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.本实用新型安装于气体颗粒物采样滤膜的传送路径上，对采样滤膜实施非接触式检测，检测过程中只需通过光照射采样滤膜，不对滤膜实施额外的牵拉，降低了采样滤膜的额外污染风险，光学检测的实时性好，可长期运行。
附图说明
17.图1为本实用新型的组件分解结构示意图；
18.图2为本实用新型组装完成状态下的结构示意图。
19.附图标记：1、光源；2、第一光纤接口；3、第一光纤；4、第一光路切换器；41、第二光纤接口；42、第三光纤接口；43、第四光纤接口；5、第二光纤；6、第三光纤；7、第五光纤接口；8、第六光纤接口；9、光纤接口上安装框；91、第一安装孔；92、第二安装孔；10、采样滤膜；11、安装台面；111、透光孔；112、通风孔；12、光纤接口下安装框；121、第三安装孔；122、第四安装孔；13、第七光纤接口；14、第八光纤接口；15、第四光纤；16、第五光纤；17、第二光路切换器；171、第九光纤接口；172、第十光纤接口；173、第十一光纤接口；18、第六光纤；19、第十二光纤接口；20、光谱仪；21、进风管道；22、采样上风罩；23、滤膜压框；24、采样下风罩；25、出风管道；26、放膜导辊；27、收膜导辊。
具体实施方式
20.下面结合附图以及实施例对本实用新型做进一步的详细说明，但本实用新型所要保护的范围并不限于此。
21.参照图1，图2，一种用于气体颗粒物采样滤膜自动传送张力检测的光学装置，包括采样滤膜10、光源1、第一光路系统、安装台面11、第二光路系统、光谱仪20，所述安装台面11上方设有光纤接口上安装框9，安装台面11下方设有光纤接口下安装框12，所述光纤接口上安装框9上设有第一安装孔91和第二安装孔92，光纤接口下安装框12上设有第三安装孔121和第四安装孔122，第一安装孔91和第二安装孔92分别通过安装台面11上的透光孔111与光纤接口下安装框12的第三安装孔121和第四安装孔122的位置对准，且第一安装孔91、第二安装孔92、第三安装孔121和第四安装孔122的位置均在采样滤膜10传送覆盖范围内；所述采样滤膜10设置在安装台面11上方，并位于光纤接口上安装框9下方；所述光源1顺次通过第一光路系统、第一安装孔91和第二安装孔92、第三安装孔121和第四安装孔122、第二光路系统与光谱仪20相连。
22.所述第一光路系统包括第一光纤接口2、第一光纤3、第二光纤接口41、第一光路切换器4、第三光纤接口42、第四光纤接口43、第二光纤5、第三光纤6、第五光纤接口7和第六光纤接口8，所述第二光纤接口41设置在第一光路切换器4一侧，第一光路切换器4另一侧设有第三光纤接口42、第四光纤接口43；所述光源1通过第一光纤接口2与第一光纤3的一端连接，第一光纤3的另一端连接第二光纤接口41，第三光纤接口42通过第二光纤5与第五光纤接口7连接，第四光纤接口43通过第三光纤6与第六光纤接口8连接，所述第五光纤接口7、第六光纤接口8分别固定于光纤接口上安装框9的第一安装孔91和第二安装孔92。
23.所述第二光路系统包括第七光纤接口13、第八光纤接口14、第四光纤15、第五光纤16、第九光纤接口171、第十光纤接口172、第二光路切换器17、第十一光纤接口173、第六光纤18和第十二光纤接口19，所述第七光纤接口13和第八光纤接口14分别固定于第三安装孔121和第四安装孔122，第四光纤15和第五光纤16的一端分别连接第七光纤接口13和第八光纤接口14，另一端分别连接设置在第二光路切换器17上的第九光纤接口171和第十光纤接口172，第十一光纤接口173设置在第二光路切换器17的另一侧，第十一光纤接口173连接第六光纤18的一端，第六光纤18的另一端的通过第十二光纤接口19连接光谱仪20。
24.所述光学装置还包括进风段、滤膜压框23和出风段，所述进风段包括进风管道21、采样上风罩22，进风管道21下端连接采样上风罩22，滤膜压框23安装于采样上风罩22下端并隔着采样滤膜10设置在安装台面11的上方，滤膜压框23的作用是保证在压膜采样时的密封性；所述出风段包括采样下风罩24、出风管道25，所述采样下风罩24的上端设置在安装台面11的下方，采样下风罩24的下端连接出风管道25；所述安装台面11设有通风孔112，采样上风罩22、滤膜压框23和采样下风罩24的安装位置与安装台面的通风孔112对准。
25.所述光纤接口上安装框9、光纤接口下安装框12分别与安装台面11固定。
26.所述采样滤膜为连续带状结构，采样滤膜一端设有放膜导辊26，采样滤膜另一端设有收膜导辊27，采样滤膜通过放膜导辊26和收膜导辊27进行滤膜的单方向传送。所述采样滤膜10随着传送方向先经过光纤接口上安装框9和光纤接口下安装框12之间安装台面11的透光孔111，再经过采样上风罩22和采样下风罩24之间安装台面11的通风孔112。
27.采样开始前，滤膜压框23向下压住采样滤膜保持密封，气体样本从上而下经由进
风管道21、采样上风罩22、采样滤膜10、采样下风罩24后从出风管道25排出，气体中的颗粒物留在采样滤膜10上，采样完成后滤膜压框23抬起，完成采样的滤膜被传送走回收，新的滤膜被传送到通风孔112的位置等待下一次采样。
28.采样滤膜传送时，光源1发出的光经过第一光路系统的传递，分两路通过第一安装孔91和第二安装孔92，分别从上而下穿过采样滤膜后，再通过第三安装孔121和第四安装孔122进入安装平台下方的第二光路系统，最终透射光被光谱仪20收集，根据收集的透射光的强度计算出相应位置的滤膜所受的张力，光源连续发光，透射光可以快速在线采集，进而张力也可以实时检测，两条光路中的透射光谱的独立测量通过同步切换第一光路切换器4和第二光路切换器17进行，即当同时关闭第一光路切换器4和第二光路切换器17的其中一侧光路时，另一侧独立测量本光路的透射光谱，为实现透射光谱的校准需要测量原始光谱和暗光谱，其中原始光谱可提前在撤除滤膜的情况下进行采集，暗光谱通过关闭光源1或关闭第一光路切换器4的情况下进行采集。
29.光源1可采用405nm led光源，后续光路系统要相应的采用与光源发出的光适配的器件，光谱仪20可采用ccd光谱仪，所有光纤接口可采用sma905接口或fc接口。
30.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。