LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀
1產(chǎn)品概述
為了滿足各行業(yè)日益增長(zhǎng)的環(huán)境保護(hù)的監(jiān)測(cè)需求，聚光科技（FPI）結(jié)合多年激光測(cè)量產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，推出了LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀。該產(chǎn)品具有粉塵濃度測(cè)量、報(bào)警設(shè)置、自動(dòng)校準(zhǔn)等功能，可滿足除塵器除塵效率、脫硫脫硝過程煙塵以及對(duì)固定污染源排放煙塵的監(jiān)測(cè)需求，符合家環(huán)保法規(guī)和相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)范要求。
LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀是通過測(cè)定激光透射煙氣后的光強(qiáng)與原來入射光強(qiáng)的比值，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類過程管道、排放煙道中的煙氣濁度、消光度和煙塵濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)檢測(cè)。
2組成單元
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀主要由發(fā)射單元、反射單元、連接單元和吹掃單元構(gòu)成，如圖1 所示。發(fā)射單元驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器發(fā)射出探測(cè)激光束，在穿過被測(cè)環(huán)境后，由反射單元的光學(xué)單元將激光束反射至發(fā)射單元的傳感模塊，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后經(jīng)過微處理器分析，計(jì)算得到測(cè)量結(jié)果。
圖2 LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀尺寸圖
圖3 LDM-100 發(fā)射單元實(shí)物圖
圖5 LDM-100 吹掃單元接口定義和尺寸圖
圖1 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀示意圖
基于激光透射式檢測(cè)技術(shù)的 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀具有響應(yīng)速度快、檢測(cè)靈敏度等諸多優(yōu)點(diǎn)，其檢測(cè)方式為原位（In-Situ）測(cè)量，LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的發(fā)射單元和反射單元通過連接單元直接安裝在煙道上，儀器的相關(guān)尺寸如圖 2 所示。
圖2 LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀尺寸圖發(fā)射單元
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的發(fā)射單元由人機(jī)界面、中央處理模塊、半導(dǎo)體激光器、傳感器和精密光學(xué)元件等器件組成，主要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光發(fā)射、傳感信號(hào)處理和人機(jī)交互等功能，其外形見圖3。發(fā)射單元以鎖箍方式與連接單元連接，連接單元儀表由吹掃接口、光路調(diào)整機(jī)構(gòu)和法蘭等組成。
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的發(fā)射單元由人機(jī)界面、中央處理模塊、半導(dǎo)體激光器、傳感器和精密光學(xué)元件等器件組成，主要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光發(fā)射、傳感信號(hào)處理和人機(jī)交互等功能，其外形見圖3。發(fā)射單元以鎖箍方式與連接單元連接，連接單元儀表由吹掃接口、光路調(diào)整機(jī)構(gòu)和法蘭等組成。
圖3 LDM-100 發(fā)射單元實(shí)物圖
反射單元
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的反射單元由旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、激光反射模塊和精密光學(xué)元件組成，其外形見圖4。反射單元能準(zhǔn)確地將發(fā)射單元發(fā)出的激光束反射至發(fā)射單元的傳感器。通過光學(xué)回返設(shè)計(jì)使 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的有效測(cè)量光程加倍，具備了更的檢測(cè)靈敏度。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)效穩(wěn)定、抗振動(dòng)能力強(qiáng)的光學(xué)反射，LDM-100 反射單元選用了的殊反射材料和安裝結(jié)構(gòu)，大大提了反射單元的有效性和均勻性。與發(fā)射單元相同，反射單元也是通過連接鎖箍與連接單元連接，連接單元儀表由吹掃接口、光路調(diào)整機(jī)構(gòu)和安裝法蘭等組成。
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的反射單元由旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、激光反射模塊和精密光學(xué)元件組成，其外形見圖4。反射單元能準(zhǔn)確地將發(fā)射單元發(fā)出的激光束反射至發(fā)射單元的傳感器。通過光學(xué)回返設(shè)計(jì)使 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的有效測(cè)量光程加倍，具備了更的檢測(cè)靈敏度。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)效穩(wěn)定、抗振動(dòng)能力強(qiáng)的光學(xué)反射，LDM-100 反射單元選用了的殊反射材料和安裝結(jié)構(gòu)，大大提了反射單元的有效性和均勻性。與發(fā)射單元相同，反射單元也是通過連接鎖箍與連接單元連接，連接單元儀表由吹掃接口、光路調(diào)整機(jī)構(gòu)和安裝法蘭等組成。
圖4 LDM-100 反射單元實(shí)物圖
吹掃單元
在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量環(huán)境下，為了保證 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀能夠長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀需用干凈的吹掃氣體對(duì)發(fā)射和反射單元上的光學(xué)視窗進(jìn)行吹掃，避免測(cè)量環(huán)境中的煙塵或其它污染物對(duì)視窗造成污染，影響測(cè)量。
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的吹掃單元由吹掃氣泵、過濾器和氣路連接模塊等組成，可為 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀提供穩(wěn)定流量的吹掃氣源。圖5是 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀吹掃單元的接口定義和尺寸圖。
在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量環(huán)境下，為了保證 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀能夠長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀需用干凈的吹掃氣體對(duì)發(fā)射和反射單元上的光學(xué)視窗進(jìn)行吹掃，避免測(cè)量環(huán)境中的煙塵或其它污染物對(duì)視窗造成污染，影響測(cè)量。
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的吹掃單元由吹掃氣泵、過濾器和氣路連接模塊等組成，可為 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀提供穩(wěn)定流量的吹掃氣源。圖5是 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀吹掃單元的接口定義和尺寸圖。
圖5 LDM-100 吹掃單元接口定義和尺寸圖
3測(cè)量原理
圖6 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀工作原理
LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀采用光透射法對(duì)煙塵濃度進(jìn)行測(cè)量，其基本工作原理（見圖6）是以半導(dǎo)體激光器作光源，在探測(cè)激光束經(jīng)過分光鏡后，反射光被參考探測(cè)器檢測(cè)，形成參考信號(hào)；透射光經(jīng)過含有煙塵的被測(cè)環(huán)境，照射到反射模塊的殊反光材料上，反射光束再次穿越被測(cè)環(huán)境后，由檢測(cè)探測(cè)器檢測(cè)，形成測(cè)量信號(hào)。通過對(duì)參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)的參比，即可獲取由于煙塵造成的透過率信息，其數(shù)學(xué)表達(dá)公式為：
T=I/I0 公式 (1-1)
公式（1-1）中，T 為透過率， I 為測(cè)量光強(qiáng)， 0 I 為參考光強(qiáng)，同時(shí)其他用于表征煙塵對(duì)光強(qiáng)影響的物理量有：
濁度：
O = 1− T 公式(1-2)
消光度：
E=log(1/T) 公式(1-3)
E=log(1/T) 公式(1-3)
根據(jù)光與物質(zhì)的相互作用和Lambert-Beer規(guī)律，可知：
I=I0exp(− c ⋅ k ⋅ L) 公式(1-4)
式中c 為煙塵濃度， k 為消光系數(shù)， L 為光程長(zhǎng)度�？傻玫綗焿m濃度的計(jì)算公式為：
c = K ⋅ E 公式(1-5)
式中 K=2.3/kL 公式(1-6)
式中 K=2.3/kL 公式(1-6)
如果煙塵顆粒粒徑致且顆粒分布均勻，煙塵濃度（mg/m3）與消光度成線性關(guān)系。（見圖7）
公式(1-8)
經(jīng)過變換可得，三個(gè)濃度系數(shù)為：
公式(1-9)
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的出廠設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為cons0 = 0，cons1 = 1，cons2 = 0 。
圖7 消光度與煙塵濃度關(guān)系
煙塵顆粒粒徑、煙塵分布、密度和不同工況均影響光透過率，進(jìn)而影響消光度，所以，煙塵濃度與消光度呈現(xiàn)出定的非線性關(guān)系，LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀使用的關(guān)系公式為：
Concentration = cons0 + cons1⋅ E + cons2 ⋅ E 2 公式(1-7)
式中cons0 、cons1、cons2 分別為基值、線性和平方關(guān)系系數(shù)，其基本計(jì)算方法如下：通過采用比重法等測(cè)量方法獲取三組不同的煙塵濃度及其對(duì)應(yīng)的消光度值，得到不同煙塵濃度對(duì)應(yīng)的消光度值，獲得如下方程組：
Concentration = cons0 + cons1⋅ E + cons2 ⋅ E 2 公式(1-7)
式中cons0 、cons1、cons2 分別為基值、線性和平方關(guān)系系數(shù)，其基本計(jì)算方法如下：通過采用比重法等測(cè)量方法獲取三組不同的煙塵濃度及其對(duì)應(yīng)的消光度值，得到不同煙塵濃度對(duì)應(yīng)的消光度值，獲得如下方程組：
公式(1-8)經(jīng)過變換可得，三個(gè)濃度系數(shù)為：
公式(1-9)LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的出廠設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為cons0 = 0，cons1 = 1，cons2 = 0 。
4產(chǎn)品特點(diǎn)
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀采用了反射式光學(xué)設(shè)計(jì)，在增加測(cè)量光程、提測(cè)量靈敏度
的同時(shí)，還使得所有光電器件（傳感器、激光器）處于相同的環(huán)境溫度下，進(jìn)步提儀器
的穩(wěn)定性�；谛У姆垂獠牧系姆瓷涔鈱W(xué)設(shè)計(jì)，降低了光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)要求，增強(qiáng)了抗振
動(dòng)能力。
1、 運(yùn)用激光透射法，透過率、消光度和煙塵濃度多參量同時(shí)監(jiān)測(cè)；
2、 原位安裝方式，在粘性塵、溫等非理想條件下快速、精度測(cè)量；
3、 效反射材料技術(shù)，檢測(cè)靈敏度、測(cè)量穩(wěn)定性好；
4、 測(cè)量探頭自帶操作界面，集中度，操作方便；
5、 模塊化設(shè)計(jì)，各功能單元替換簡(jiǎn)單、維護(hù)方便；
6、 配備吹掃系統(tǒng)，適應(yīng)各類工程應(yīng)用。
5技術(shù)參數(shù)
表1 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀技術(shù)參數(shù)指標(biāo)
6現(xiàn)場(chǎng)安裝
圖8示意了 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的現(xiàn)場(chǎng)使用情況。LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的 現(xiàn)場(chǎng)安裝工作主要包括固定法蘭的焊接、發(fā)射單元和反射單元的安裝、吹掃裝置的安裝、光 路的調(diào)節(jié)和電氣連接等。
圖8 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖
7軟件操作
為了實(shí)現(xiàn) LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的快響應(yīng)、精度、智能化的檢測(cè)要求，LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀的內(nèi)部集成了多塊性能的微處理單元，并實(shí)現(xiàn)多個(gè)微處理單元不同分工、協(xié)調(diào)處理的工作模式。
LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀內(nèi)嵌的軟件能實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及人機(jī)界面中的鍵盤操作和 LCD 液晶顯示、報(bào)警、設(shè)置等功能。此外，該軟件還可以通過 RS485、GPRS等方式實(shí)現(xiàn)與 LDM-100激光煙塵檢測(cè)儀服務(wù)端軟件的數(shù)據(jù)通訊。
操作面板
操作面板
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的操作面板包括 LCD 液晶屏和四個(gè)按鍵。LCD 液晶屏顯示LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的各種信息；按鍵用于完成所有用戶操作。儀器操作面板外觀如圖9所示。
圖9 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀操作面板圖
操作面板上共設(shè)計(jì)了四個(gè)按鍵。各個(gè)按鍵的功能如下：
“SET”鍵為功能鍵。主要用于進(jìn)入下級(jí)子菜單或者輸入確認(rèn)鍵；
“<”為方向鍵。主要用于移動(dòng)當(dāng)前的光標(biāo)位置向上或向左；
“>”為方向鍵。主要用于移動(dòng)當(dāng)前的光標(biāo)位置向下或向右；
“ESC”鍵為功能鍵。主要用于退出子菜單返回到上級(jí)菜單或者輸入取消鍵。
系統(tǒng)模式
在按照本手冊(cè)第三章對(duì) LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀完成正確的安裝、調(diào)節(jié)和連線之后，
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀便可投入連續(xù)在線測(cè)量。在測(cè)量過程中，根據(jù)運(yùn)行狀況，LDM-100
激光煙塵檢測(cè)儀會(huì)處于以下三種工作模式：
啟動(dòng)模式
正常模式
故障模式
啟動(dòng)模式
儀器上電后，LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀進(jìn)入自檢狀態(tài)，檢查儀器內(nèi)部各功能模塊的工
作狀態(tài)是否正常, 如果切正常的話，此過程大概要持續(xù)兩分鐘。圖 4.2 為儀器自檢時(shí) LCD
液晶屏顯示的界面，界面有“自檢中…”的提示, 提示下方的進(jìn)度條表示當(dāng)前的自檢進(jìn)度。
若切正常，儀器自檢完畢后進(jìn)入正常工作模式。
正常模式
正常模式
在該模式下 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀執(zhí)行測(cè)量任務(wù)，并可能處于正常和警告兩種工作
狀態(tài)。
正常工作狀態(tài)：儀器正常地進(jìn)行測(cè)量工作，操作面板上的 LCD 將顯示測(cè)量值及其他儀
器信息；LCD 右上角顯示“正常”字樣。模擬量輸出端口(4-20)mA 輸出對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。
警告工作狀態(tài)：當(dāng) LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀檢測(cè)到透過率過低等情況時(shí)將自動(dòng)切換至
警告工作狀態(tài)。在此狀態(tài)下，操作面板上 LCD 顯示屏將顯示相應(yīng)的警告信息（在主顯示界
面和屏保界面中還能看到警告標(biāo)志 ），并通過(4-20)mA 輸出（具體報(bào)警的解決辦法請(qǐng)參
見第五章報(bào)警信息）。
故障模式
故障模式
當(dāng) LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀檢測(cè)到些可能會(huì)永久性損壞儀器的故障（如儀器內(nèi)溫度
過；激光器溫度異常等）時(shí)，儀器將從上述啟動(dòng)或正常模式立即轉(zhuǎn)入故障模式。在此模式
下，儀器將停止煙塵濃度測(cè)量和大部分系統(tǒng)功能進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，操作面板上 LCD 將顯示相
應(yīng)的錯(cuò)誤信息（在主顯示界面和設(shè)置界面中還能看到故障標(biāo)志 ，在主顯示界面按“>”鍵
還可以查看具體報(bào)警信息），外部輸出端口（模擬量和數(shù)字量）將輸出報(bào)警信息。
8注意事項(xiàng)
操作任何激光產(chǎn)品均須小心謹(jǐn)慎，確保安全。下面列出使用 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀的注意事項(xiàng)：
1、不得擅自打開儀器的任何部件（發(fā)射單元和反射單元）；
2、將 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀安裝在人流較少的地方；
3、在對(duì) LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀操作前務(wù)必閱讀并充分理解本操作說明；
4、安裝、調(diào)試、操作和維護(hù)過程中嚴(yán)格遵循本說明書中給出的指導(dǎo)或聯(lián)系本公司客戶服務(wù)部；
5、注意并遵循 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀上的警告標(biāo)志；
6、在不過規(guī)定允許的條件下，使用 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀；
7、在安裝和維護(hù)儀器的發(fā)射和反射單元時(shí)定要注意對(duì)激光束的防護(hù)，詳細(xì)的安裝和 維護(hù)過程請(qǐng)仔細(xì)閱讀本手冊(cè)中各相應(yīng)章節(jié)或聯(lián)系本公司客戶服務(wù)部。
9運(yùn)行維護(hù)
維護(hù)
LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀內(nèi)置了性能微處理器，自動(dòng)化程度非常，操作簡(jiǎn)單。由 于沒有使用易磨損的運(yùn)動(dòng)部件和其他需要經(jīng)常更換的部件，儀器維護(hù)工作量非常小。日常預(yù) 防性維護(hù)工作主要局限于：目測(cè)檢查和清潔光學(xué)視窗和優(yōu)化系統(tǒng)測(cè)量光路。 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀設(shè)計(jì)了吹掃裝置來保護(hù)發(fā)射、反射單元上的光學(xué)視窗不受被測(cè)環(huán)境中煙塵、固體顆粒物等污染，保證穩(wěn)定、清潔的吹掃氣是實(shí)現(xiàn)這目標(biāo)的關(guān)鍵。另外， 在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中測(cè)量環(huán)境中的煙塵等污染物還是可能逐漸污染光學(xué)視窗，使光學(xué)透過率下降，影響儀器的正常工作，因此需要周期性地清潔這些光學(xué)部件。發(fā)射和反射單元的光路在長(zhǎng)時(shí)間的工作后，也可能會(huì)漂離佳工作狀態(tài)，需要適時(shí)地優(yōu)化光路調(diào)整。在對(duì)儀器進(jìn)行上述維護(hù)的時(shí)候也請(qǐng)檢查儀器的泄漏、腐蝕和各種連接是否松動(dòng)等。對(duì)于大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合，清潔光學(xué)視窗的維護(hù)周期通常過三個(gè)月。即使對(duì)于煙塵含量的應(yīng)用場(chǎng)合，在設(shè)置了合適的吹掃氣流量后，也可以較長(zhǎng)時(shí)間地保持光學(xué)視窗的清潔。建議般情況下每 6 個(gè)月清洗遍光學(xué)視窗，以保證儀器的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)、正確工作，減少計(jì)劃外維護(hù)工作。如果吹掃系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也請(qǐng)檢查光學(xué)視窗的污染情況。
光學(xué)視窗的清潔步驟如下：
1. 松開鎖箍，把反射單元和發(fā)射單元從儀器法蘭上分別拆下，在此過程必須保持發(fā)射
單元、反射單元和儀器中央單元間的電纜連接；
2．檢查光學(xué)視窗的污染情況，認(rèn)真查看可能的損壞（如裂痕）。若發(fā)現(xiàn)任何損壞，必
須更換光學(xué)視窗；
3．用干凈的擦鏡布或擦鏡紙清潔光學(xué)視窗，確保光學(xué)視窗表面無明顯污跡；
4．如果光學(xué)視窗不能完全清洗干凈，應(yīng)該更換新的光學(xué)視窗；
5．重新安裝好發(fā)射和反射單元，并重新打開儀器電源。
透過率歸化
所有的 LDM-100 激光煙塵儀出廠前均經(jīng)過準(zhǔn)確校準(zhǔn)和標(biāo)定，但隨著電子元器件的老化、光學(xué)性能變化會(huì)導(dǎo)致分析儀參數(shù)的緩慢漂移，影響測(cè)量準(zhǔn)確性，通過 LDM-100 激光煙塵檢測(cè)儀提供的透過率歸化功能可周期性進(jìn)行校準(zhǔn)，確保測(cè)量精度。由于分析儀的準(zhǔn)確測(cè)量取決于標(biāo)定的準(zhǔn)確性，用戶在標(biāo)定前需認(rèn)真考慮是否確有必要進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)確認(rèn)有必要進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，定要保證標(biāo)定過程各步驟的準(zhǔn)確性。標(biāo)定可通過發(fā)射端操作鍵盤來進(jìn)行，也可使用臺(tái) PC 機(jī)通過RS485 接口與中央分析儀器通訊進(jìn)行。
具體操作步驟如下：
1．在標(biāo)定前確保煙道里無大量煙塵，煙道處于停氣狀態(tài)；
2．松開鎖箍，卸下發(fā)射單元和反射單元，認(rèn)真查看光學(xué)視窗上是否有裂痕或灰塵/污漬等，如果沒有, 繼續(xù)下步。否則，請(qǐng)參照維護(hù)中程序先維護(hù)光學(xué)視窗；
3．小心地將發(fā)射、反射單元安回原位，并用螺栓、螺母擰緊；
4．調(diào)節(jié)兩儀器的同軸性。
5．在儀器歸化前，需預(yù)熱儀器至少 15 分鐘；
6．通過操作面板或服務(wù)端軟件設(shè)定儀器的測(cè)量光程，在觀察透過率測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，執(zhí)行透過率歸化操作；
7．歸化結(jié)束后，請(qǐng)重新開啟電源。
11產(chǎn)品相冊(cè)
13留言咨詢(5分鐘應(yīng)答)
您留言咨詢的信息，系統(tǒng)會(huì)以短信、郵件、微信三種方式同時(shí)通知客戶。
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