一種紅外光纖油煙濃度傳感器的制造方法
【專利摘要】一種紅外光纖油煙濃度傳感器，主要包括3.4μm紅外激光器、窄帶光纖、寬帶光纖、光纖連接器和光電檢測(cè)器；紅外激光通過窄帶光纖傳遞到光纖連接器的中空內(nèi)腔組成的油煙檢測(cè)通道，油煙在3.4μm處有特征吸收，透射光強(qiáng)度反映了油煙的濃度，經(jīng)光電探測(cè)器接收，CPU的數(shù)據(jù)處理，可準(zhǔn)確實(shí)時(shí)獲取油煙的濃度。本發(fā)明的紅外光纖油煙濃度傳感器，其光纖連接器不僅提供了固定光路的檢測(cè)通道，且起到連接、固定和準(zhǔn)直窄帶光纖和寬帶光纖的作用，不需要校直和聚焦透鏡，性能穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更換方便；另外光纖連接器的網(wǎng)柵和光纖連接處的纖芯斷面的疏水疏油涂層能有效避免油煙的粘附，保證測(cè)量結(jié)果的可靠性、儀器性能的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種紅外光纖油煙濃度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油煙濃度傳感器，特別涉及一種紅外光纖油煙濃度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]餐飲業(yè)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?ο μ m，粘著性強(qiáng)，大部分不溶于水，極性小。隨著各研究機(jī)構(gòu)對(duì)廚房油煙研究的深入，廚房油煙對(duì)人體的危害越來越引起人們的廣泛關(guān)注。
[0003]隨著人們生活水平的提高，物質(zhì)的豐富，餐飲行業(yè)得到了快速的發(fā)展，但隨之而來的餐飲業(yè)油煙排放對(duì)環(huán)境造成的污染，擾民遭到的投訴也引起越來越多的關(guān)注，成為了環(huán)境監(jiān)管的新問題，因此加強(qiáng)對(duì)餐飲業(yè)油煙排放的監(jiān)管已非常迫切。國(guó)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(chǎng)不銹鋼金屬濾筒采樣，實(shí)驗(yàn)室紅外分光光度法分析(簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)法)。國(guó)標(biāo)法樣品需帶回實(shí)驗(yàn)室分析，監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、步驟繁瑣、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件要求高，常常是執(zhí)法人員來到現(xiàn)場(chǎng)，“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(chǎng)執(zhí)法監(jiān)測(cè)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，難以有足夠的人力和物力實(shí)行監(jiān)管。因此亟需實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確獲取油煙濃度且適用于煙道惡劣環(huán)境的新型油煙監(jiān)測(cè)裝置，可方便地將數(shù)據(jù)接入環(huán)保 監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)油煙污染快速反應(yīng)、有的放矢地進(jìn)行高效率的監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)從人防到技防的轉(zhuǎn)變，可大大提高環(huán)保監(jiān)管的反應(yīng)速度和效率。另外，現(xiàn)有基于煙塵監(jiān)測(cè)的各種技術(shù)和手段因無(wú)法適應(yīng)粘附性高的油煙污染，而無(wú)法適用于油煙監(jiān)測(cè)，無(wú)法解決油煙粘附造成的測(cè)量誤差和儀器壽命短的問題。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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(zhǎng)、性能可靠、適用于煙道惡劣環(huán)境的油煙濃度傳感器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種紅外光纖油煙濃度傳感器，主要包括:紅外激光器、窄帶光纖、寬帶光纖、光纖連接器和光電檢測(cè)器；
其進(jìn)一步的方案為:所述的光纖連接器，主要包括:窄帶光纖連接頭、寬帶光纖連接頭、網(wǎng)柵、油煙檢測(cè)通道；
其進(jìn)一步的方案為:所述的窄帶光纖，包括光纖包層、光纖芯層、在窄帶光纖連接頭處的纖芯斷面上涂有疏水疏油涂層；
其進(jìn)一步的方案為:所述的寬帶光纖，包括光纖包層、光纖芯層、在寬帶光纖連接頭處的纖芯斷面上涂有疏水疏油涂層；其進(jìn)一步的方案為所述的網(wǎng)柵，優(yōu)選為不銹鋼網(wǎng)柵；
其進(jìn)一步的方案為:所述的網(wǎng)柵的表面涂有疏水疏油涂層；
其進(jìn)一步的方案為:所述的紅外激光的波長(zhǎng)為3.4 μ m ;
其進(jìn)一步的方案為:所述的疏水疏油涂層的制備工藝為: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(wú)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?cái)嚢鐸~2h，放置老化48h ;使用前，按1:1體積比用無(wú)水乙醇稀釋，攪拌均勻，得含氟雜化SiO2納米涂層液；將光纖纖芯斷面或網(wǎng)柵以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，將制備的樣品在50°C的干燥箱中干燥Ih后，在110°C下熱處理I~2h，得所述的疏水疏油涂層；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) ,CH2CH2Si (OCH2CH3) 3)。該制備工藝我們另行申請(qǐng)專利。
[0006]本發(fā)明的油煙濃度檢測(cè)原理為:如圖1所示，油煙組分中的多數(shù)烴在波長(zhǎng)3.4μ m(2930cm—1)附近具有強(qiáng)的光吸收，對(duì)應(yīng)于C-H鍵的伸縮振動(dòng)。在特征吸收波長(zhǎng)處，根據(jù)朗伯比爾定律，光的透射率r為:
r=exp (-ACL) 其中A為油煙的吸收系數(shù)，C為濃度，Z為檢測(cè)光路的長(zhǎng)度，因此可由透光率獲取油煙濃度。紅外激光器發(fā)射的3.4μ m波長(zhǎng)的激光通過窄帶光纖傳遞到光纖連接器的油煙檢測(cè)通道，由于油煙對(duì)該波長(zhǎng)的紅外光有特征吸收，通過油煙檢測(cè)通道后，透射進(jìn)入寬帶光纖的光強(qiáng)度反映了油煙的濃度，該透射光通過寬帶光纖傳送到光電檢測(cè)器上，通過CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，可準(zhǔn)確獲取油煙的濃度，實(shí)現(xiàn)油煙的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。另外，由于采用窄帶光纖作為發(fā)射光傳輸光纖，寬帶光纖作為接收光纖，光纖連接器的中空內(nèi)腔作為油煙檢測(cè)通道，這樣可以接收所有的傳輸光，而不需要校直和聚焦透鏡，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。
[0007]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的紅外光纖油煙濃度傳感器，其中光纖連接器的設(shè)計(jì)不僅提供了具有固定光路的檢測(cè)通道，且起到連接、固定和準(zhǔn)直窄帶和寬帶光纖的作用，不需要校直和聚焦透鏡，無(wú)活動(dòng)件，性能穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更換方便；另外網(wǎng)柵和纖芯斷面的疏水疏油涂層能有效避免油煙的粘附，保證測(cè)量結(jié)果的可靠性、儀器性能的穩(wěn)定性；本發(fā)明的紅外光纖油煙濃度傳感器，可以在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)獲取油煙濃度，能方便地將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，接入環(huán)保監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油煙污染快速反應(yīng)、有的放矢地進(jìn)行高效率的監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)從人防到技防的轉(zhuǎn)變，可大大提高環(huán)保監(jiān)管的反應(yīng)速度和效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為油煙透光率與波長(zhǎng)關(guān)系圖。
[0009]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的紅外光纖油煙濃度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的紅外光纖油煙濃度傳感器立體外觀圖。
[0011]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的紅外光纖油煙濃度傳感器光纖連接器立體圖。
[0012]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的紅外光纖油煙濃度傳感器光纖連接器立體圖。
[0013]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的紅外光纖油煙濃度傳感器窄帶光纖立體透視圖。[0014]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1的紅外光纖油煙濃度傳感器寬帶光纖立體透視圖。
[0015]圖8為本發(fā)明實(shí)施例1的紅外光纖油煙濃度傳感器測(cè)量流程圖。
[0016]圖9為本發(fā)明實(shí)施例2紅外光纖油煙濃度傳感器的油煙測(cè)量結(jié)果。
[0017]圖10為本發(fā)明實(shí)施例2紅外光纖油煙濃度傳感器連續(xù)使用I個(gè)月后的油煙測(cè)量結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
實(shí)施例1
本實(shí)施例為本發(fā)明一種紅外光纖油煙濃度傳感器的結(jié)構(gòu)。如圖2和圖3所不一種紅外光纖油煙濃度傳感器，主要包括:紅外激光器3、窄帶光纖1、寬帶光纖2、光纖連接器5和光電檢測(cè)器4 ;如圖4和圖5所示，所述的光纖連接器5，主要包括:窄帶光纖連接頭5-1、寬帶光纖連接頭5-2、網(wǎng)柵5-3、油煙檢測(cè)通道5-4 ;所述的網(wǎng)柵5-3，優(yōu)選為不銹鋼網(wǎng)柵；所述的網(wǎng)柵5-3的表面涂有疏水疏油涂層；如圖6所示，所述的窄帶光纖1，包括光纖包層1-1，光纖芯層1-2，在窄帶連接頭5-1處的纖芯斷面上涂有疏水疏油涂層1-3 ;如圖7所示，所述的寬帶光纖2，包括光纖包層2-1，光纖芯層2-2，在寬帶連接頭5-2處的纖芯斷面上涂有疏水疏油涂層2-3 ;如圖8所示，所述的紅外激光器3發(fā)射波長(zhǎng)為3.4μ m的紅外激光，激光通過窄帶光纖I傳遞到光纖連接器5的中空內(nèi)腔組成的油煙檢測(cè)通道5-4，由于油煙對(duì)3.4μ m的紅外光有特征吸收，通過油煙檢測(cè)通道后，透射進(jìn)入寬帶光纖2的光強(qiáng)度反映了油煙的濃度，該透射光通過寬帶光纖2傳送到光電探測(cè)器4上，通過CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，可準(zhǔn)確獲取油煙的濃度，實(shí)現(xiàn)油煙的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的紅外光纖油煙濃度傳感器，其中光纖連接器5的設(shè)計(jì)不僅提供了具有固定光路的檢測(cè)通道，且起到連接、固定和準(zhǔn)直窄帶光纖I和寬帶光纖2的作用，不需要校直和聚焦透鏡，無(wú)活動(dòng)件，性能穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更換方便；另外網(wǎng)柵5-3和窄帶纖芯斷面的疏水疏油涂層1-3和寬帶纖芯斷面的疏水疏油涂層2-3能有效避免油煙的粘附，保證測(cè)量結(jié)構(gòu)的可靠性、儀器性能的穩(wěn)定性。
[0019]實(shí)施例2
本實(shí)施例為本發(fā)明紅外光纖油煙濃度傳感器的油煙濃度測(cè)量。其中紅外光纖油煙濃度傳感器的結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1所述，進(jìn)一步地，網(wǎng)柵為不銹鋼網(wǎng)柵；用標(biāo)準(zhǔn)油煙發(fā)生器產(chǎn)生各種標(biāo)準(zhǔn)濃度的油煙，所用油為金龍魚大豆色拉油，該紅外光纖油煙濃度傳感器對(duì)該油煙的測(cè)量結(jié)果見圖9，每天監(jiān)測(cè)3小時(shí)，連續(xù)使用一個(gè)月后的測(cè)量結(jié)果見圖10。由圖9和圖10的結(jié)果可知，該超聲波油煙濃度傳感器測(cè)量結(jié)果可靠、性能穩(wěn)定、抗污染能力強(qiáng)。
[0020]本發(fā)明中涉及的未說明部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外光纖油煙濃度傳感器，主要包括:紅外激光器、窄帶光纖、寬帶光纖、光纖連接器和光電檢測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外光纖油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的光纖連接器，主要包括:窄帶光纖連接頭、寬帶光纖連接頭、網(wǎng)柵、油煙檢測(cè)通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外光纖油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的窄帶光纖，包括光纖包層、光纖芯層、在窄帶光纖連接頭處的纖芯斷面上涂有疏水疏油涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外光纖油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的寬帶光纖，包括光纖包層、光纖芯層、在寬帶光纖連接頭處的纖芯斷面上涂有疏水疏油涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅外光纖油煙濃度傳感器，其特征在于:所述的紅外激光器發(fā)射的激光波長(zhǎng)為3.4 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)柵5-3，優(yōu)選為不銹鋼網(wǎng)柵。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)柵5-3，其表面涂有疏水疏油涂層。
【文檔編號(hào)】G01N21/3504GK103983601SQ201410244228
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)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(qǐng)人:江南大學(xué)