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一種紅外油煙濃度傳感器的制造方法
【專利摘要】一種紅外油煙濃度傳感器，主要包括：檢測光發(fā)射端、檢測光接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接桿；檢測光發(fā)射端的光源經(jīng)反射分光鏡分成平行的兩路；兩路光分別通過油煙特征吸收波長濾光片和非吸收波長濾光片，得到特征數(shù)據(jù)和參比數(shù)據(jù)，通過檢測器的光電轉(zhuǎn)換，將信號傳輸給CPU處理，經(jīng)壓力和溫度校正后得到準(zhǔn)確的油煙濃度數(shù)據(jù)。本發(fā)明的紅外油煙濃度傳感器，采用單光源雙光路，可以保證樣品光源和參比光源完全一致，沒有光學(xué)活動件，且疏水疏油藍(lán)寶石保護(hù)玻璃在保證紅外透光率的基礎(chǔ)上起到抗油煙粘附污染的作用，能實現(xiàn)油煙濃度的準(zhǔn)確在線監(jiān)測，測量精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)果可靠、結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧、易于生產(chǎn)。
【專利說明】 一種紅外油煙濃度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油煙濃度傳感器，特別涉及一種基于紅外消光的油煙濃度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展和提高，飲食行業(yè)油煙污染已經(jīng)成為城市環(huán)境污染的一大問題，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明:2004年我國食用油消費量1560萬噸，2010年食用油消費量達(dá)到2000萬噸，這些油在烹飪過程中產(chǎn)生大量的油煙是造成城市空氣污染的主要來源。其排放的大氣污染物主要為氣、液和固三相組成的氣溶膠，其中含有食用油及食品在高溫下的揮發(fā)物，食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的醛類、酮類、鏈烷類和鏈烯類、多環(huán)芳烴等產(chǎn)物，成分極為復(fù)雜。油煙液固相顆粒物的粒徑一般小于10 μ m，粘著性強，大部分不溶于水，極性小。隨著各研究機構(gòu)對廚房油煙研究的深入，廚房油煙對人體的危害越來越引起人們的廣泛關(guān)注。
[0003]2000年，國家環(huán)保總局發(fā)布《關(guān)于加強飲食業(yè)油煙污染防治監(jiān)督管理的通知》(環(huán)發(fā)[2000]191號)，要求全國各省、市、自治區(qū)、直轄市環(huán)境保護(hù)局(廳)將油煙污染問題列入正常環(huán)境管理工作范圍?，F(xiàn)在幾乎所有的餐飲店都安裝了油煙凈化設(shè)備，目前廣泛應(yīng)用的幾類油煙凈化技術(shù)，主要有高壓靜電凈化器、水噴淋和機械旋風(fēng)分離式凈化器。經(jīng)凈化處理后，油煙中90%左右的顆粒物都會被過濾在凈化裝置內(nèi)，對環(huán)境造成的污染大大減少。但一些餐飲業(yè)單位為減少成本，盡量少用甚至不用油煙凈化設(shè)備，或者有的單位油煙凈化設(shè)備已經(jīng)損壞而沒有察覺，出現(xiàn)油煙直接排放到空氣中的情況，造成極大的環(huán)境污染。目前，各地油煙污染問題日益突出，油煙對人體健康的影響也越來越受到人們的關(guān)注，已成為環(huán)保投訴的熱點之一，因此加強對餐飲業(yè)油煙排放的日常監(jiān)督檢查已非常迫切。
[0004]現(xiàn)有的國標(biāo)檢測方法有很大的局限性，難以滿足日常監(jiān)督檢查的需要。國家環(huán)境保護(hù)總局頒布的GB18483-2001《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)(試行)》附錄A中規(guī)定的油煙采樣及分析方法為現(xiàn)場不銹鋼金屬濾筒采樣，實驗室紅外分光光度法分析(簡稱國標(biāo)法)。所規(guī)定的具體測量方法是:先用特定的采樣機在規(guī)定的條件下對油煙霧采樣，讓含油煙霧的氣流通過裝有不銹鋼絲網(wǎng)濾芯的采集頭以截留微小的油煙氣溶膠顆粒，然后將收集了油煙的濾芯取出放于盛有四氯化碳溶劑的容器中，在超聲波作用下讓油煙凝結(jié)物溶解，將溶有油煙凝結(jié)物的溶劑移入比色管中定容，最后用紅外分光光度法測出其油煙含量，再換算成所測的油煙濃度。該方法由于步驟繁多，測量精度受采樣過程和設(shè)備、四氯化碳純度、操作人員經(jīng)驗等因素的影響較大，四氯化碳的致癌性也使得分析人員心存顧慮。雖然文件規(guī)定了餐飲業(yè)單位油煙的最高允許排放濃度(不大于2.0mg/m3)和油煙凈化設(shè)備的最低去除效率(要求小型單位凈化效率不小于60%，中型單位不小于75%，大型單位不小于85% )，但使用國標(biāo)法檢測，樣品需帶回實驗室分析，監(jiān)測周期長、費用高、步驟繁瑣、現(xiàn)場測試條件要求高，常常是執(zhí)法人員來到現(xiàn)場，“案發(fā)地”已經(jīng)改顏換貌難以取證了，難以滿足餐飲業(yè)油煙監(jiān)督檢查和現(xiàn)場執(zhí)法監(jiān)測的需要。另外，由于城市餐飲店數(shù)量多、覆蓋面廣、污染源分散，相關(guān)環(huán)保部門不可能有這樣多的人力、財力和時間來監(jiān)督所有的餐飲業(yè)單位的油煙排放。只能對少數(shù)大型的賓館或飯店進(jìn)行不定期抽查，很容易被不自覺的店主想到各種辦法逃避檢查，使國家法律形同虛設(shè)。因此急需準(zhǔn)確測量、實時傳感油煙濃度的新型油煙傳感器，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建實時在線監(jiān)控系統(tǒng)來使環(huán)保監(jiān)管部門隨時了解數(shù)量龐大的油煙凈化設(shè)備的運行情況、各餐飲店的油煙排放情況，對那些油煙排放不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的單位及時進(jìn)行監(jiān)管和處理。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)在油煙在線監(jiān)測上雖有少數(shù)初步探索，但屬于監(jiān)控油煙凈化系統(tǒng)各個設(shè)備的開停狀態(tài)，一般是風(fēng)機和凈化器，只要各設(shè)備是正常開啟的，就認(rèn)為油煙排放也是達(dá)標(biāo)的；又或者監(jiān)控油煙凈化設(shè)備的運行功率和狀態(tài)等，根據(jù)這些參數(shù)的變化以判別油煙凈化設(shè)備的工作狀態(tài)和潔凈程度，從而估算設(shè)備是否需要進(jìn)行清洗，以及油煙排放是否達(dá)標(biāo)。實際上，由于設(shè)備的運行與油煙濃度之間并沒有嚴(yán)格的關(guān)系，所以從技術(shù)上來講，這些方法實際上用的是凈化設(shè)備監(jiān)控的方法，即這些方法只能監(jiān)控相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)，并不能得知油煙排放的實際情況，因此監(jiān)測結(jié)果不能準(zhǔn)確反映油煙濃度，和國標(biāo)法結(jié)果及實際油煙排放情況有較大的偏差，很難起到真正的監(jiān)管作用。另外，由于油煙性質(zhì)的復(fù)雜和特殊性，且檢測裝置所處煙道環(huán)境的惡劣性，因此，一些基于工業(yè)粉塵檢測的技術(shù)無法滿足油煙濃度在線監(jiān)測的要求。即現(xiàn)有技術(shù)存在的問題:一是沒有很好地解決準(zhǔn)確在線獲取油煙濃度；另一個為油煙極易污染檢測裝置、從而影響檢測裝置壽命及檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性這兩個關(guān)鍵問題。因此，為了能夠?qū)Σ惋嫎I(yè)的油煙排放進(jìn)行真正有效的監(jiān)管，需要采用新的方法和技術(shù)手段，對油煙進(jìn)行實時采樣分析，以得到油煙濃度的準(zhǔn)確量化數(shù)據(jù)，便于接入環(huán)保監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，從而真正將餐飲業(yè)油煙排放納入污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能有效解決上述問題，能準(zhǔn)確在線獲取油煙濃度、抗污染、壽命長、性能可靠、適用于煙道惡劣環(huán)境的油煙濃度傳感器。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種紅外油煙濃度傳感器，主要包括:檢測光發(fā)射端、檢測光接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接桿；
其進(jìn)一步的方案為:所述的檢測光發(fā)射端，主要包括:紅外光源、反射分光鏡、保護(hù)殼體和疏水疏油藍(lán)寶石保護(hù)玻璃；
其進(jìn)一步的方案為:所述的檢測光接收端，主要包括:紅外檢測器、兩片窄帶紅外濾光片、保護(hù)殼體和疏水疏油藍(lán)寶石保護(hù)玻璃；
其進(jìn)一步的方案為:所述的連接桿將檢測光發(fā)射端和檢測光接收端連為一體，檢測光發(fā)射端和檢測光接收端之間為開放型油煙檢測通道；
其進(jìn)一步的方案為:所述的反射分光鏡將光源發(fā)射的紅外光分成平行的兩路；
其進(jìn)一步的方案為:所述的兩片窄帶紅外濾光片為波長3.4μπι和波長0.63 μ m的濾光
片;
其進(jìn)一步的方案為:所述的疏水疏油藍(lán)寶石保護(hù)玻璃的制備工藝為:正硅酸乙酯:二甲基二乙氧基硅烷體積比為2:1的混合溶液3mL，加入到60mL無水乙醇中，攪拌均勻；然后，按二甲基二乙氧基硅烷:含氟硅烷摩爾比為17:3加入含氟硅烷，攪拌均勻，得混合硅烷溶液；然后將濃氨水(25wt%) 1.0~1.5mL滴加到上述混合硅烷溶液中，室溫攪拌I~2h，放置老化48h ;使用前，按1:1體積比用無水乙醇稀釋，攪拌均勻，得含氟雜化SiO2納米涂層液；將干凈的藍(lán)寶石玻璃以50mm/min的速度浸入含氟雜化SiO2納米涂層液中，停留15min,然后以200mm/min的速度勻速提拉鍍膜,將制備的膜片在50°C的干燥箱中干燥Ih后，在110°C下熱處理I~2h，得所述的疏水疏油藍(lán)寶石保護(hù)玻璃；所述的含氟硅烷優(yōu)選為:1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基三甲氧基硅烷(CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OCH3) 3)或 1H，1H, 2H, 2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(CF3(CF2)7CH2CH2Si(OCH2CH3)3)。該制備工藝我們另行申請專利。
[0008]本發(fā)明的油煙濃度檢測原理為:如圖1所示，油煙組分中多數(shù)的烴在波長3.4μ m(2930CHT1)附近具有強的光吸收，對應(yīng)于C-H鍵的伸縮振動。
[0009]紅外光源發(fā)射的光通過油煙檢測區(qū)時，由于油煙對紅外光的特征吸收，另外加之散射、反射及不透光性所造成的光強度的衰減，使得光強度降低。要根據(jù)此光強度的降低來準(zhǔn)確獲取油煙的濃度，需要兩組測量數(shù)據(jù)，一組為在油煙的非吸收波長處的透射測試以確定散射、反射及不透光性造成的光強度的衰減；另一組為在油煙的吸收波長處的透射測試以確定由于油煙的吸收造成的光強度的衰減和散射、反射及不透光性造成的光強度的衰減總值，兩者的差值與油煙的濃度相關(guān)，從而精確地獲取油煙的濃度。
[0010]具體闡述為:忽略散射光和反射光造成的影響的前提下，消光系數(shù)//T0可以分解為不透光性造成的光強度的降低和由于油煙吸收組分對光的吸收造成的光強度的降低兩部分，沿光程積分后，得消光公式:
【權(quán)利要求】
1.一種紅外油煙濃度傳感器，主要包括:檢測光發(fā)射端、檢測光接收端、壓力傳感器、溫度傳感器和連接桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的檢測光發(fā)射端，主要包括:紅外光源、反射分光鏡、保護(hù)殼體和疏水疏油藍(lán)寶石保護(hù)玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的檢測光接收端，主要包括:紅外檢測器、兩片不同波長的窄帶紅外濾光片、保護(hù)殼體和疏水疏油藍(lán)寶石保護(hù)玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的連接桿將檢測光發(fā)射端和檢測光接收端連為一體，檢測光發(fā)射端和檢測光接收端之間為開放型油煙檢測通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射分光鏡,其特征在于:所述的反射分光鏡將光源發(fā)射的紅外光分成平行的兩路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩片不同波長的窄帶紅外濾光片，其特征在于:所述的兩片不同波長的窄帶濾光片一個為波長3.4 μ m的濾光片，另一個為波長0.63 μ m的濾光片。
【文檔編號】G01N21/3504GK103983602SQ201410244229
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】顧文秀, 鄒路易, 楊光東, 劉世偉, 盧先領(lǐng), 徐升, 吳志江 申請人:江南大學(xué)