10．1量程、动态范围的讨论及调整

在PUE-6000出厂前已据用户的反馈信息对动态范围进行了调整，但由于烟尘散射与烟尘的光学特性相关，虽然对一个具体的排放源而言相同的烟尘浓度对应相同的信号输出，但不同的排放源既使排放浓度相同由于烟尘颗粒物的光散射特性不同输出信号却可能有差异。仪器出厂前给出的量程是不准确的，准确的量程必须经过参比确定，这就有可能导致出厂前的动态范围的设置不太适合用户的现场条件，导致仪器安装后信号输出太低损失仪器的灵敏度或太高超出PUE-6000的动态范围。如果PUE-6000安装在排放源后，读数一直低于测量量程的5%那么在进行参比试验前应增大信号的增益值。利用光学头电路板上的可调电阻把读数调整到满量程的10%以上，调整后使用校验工具将新的满度和跨度值记录下来，作为以后维护时的固定参考点。如果PUE-6000安装在排放源后读数超出满量程，首先要确认是否确实超量程。要排除掉两个因素：a）是否在测量区有障碍物致使光束照射到障碍物的反射光被当作散射信号进入接受镜头b）是否测量区与烟道（烟囱）的直径相匹配（如不匹配光束到对面烟道壁的反射光被当作有效信号）（关于测量区参照仪器的测量区章节）。排除掉以上两个因素之外，如果仪器经校准器校准是正常的，当安装到现场时输出经常超出20mA就代表超量程了。超量程的情况一般采用以下方法处理： 在电路板上，设有两个类似跳线的增益调整线（图示），剪断任意一个增益电阻的一只脚可以提高2-3倍量程，同时剪断两个增益电阻的脚可以提高约4-9倍的量程；

10． 2校准器跨度输出的调整

校准器本身并不能改变仪器的量程（或跨度点），只是提供一个仪器的重复一致的校准点，，当仪器的量程或光路调整后，校准的跨度点会发生改变。比照一般仪器的满量程输出为20mA的惯例，烟尘仪在出厂时也设定为20mA。也就是仪器对特定量的散射光产生特定的20mA输出。一般来讲由于量程、光路造成跨度点变动后，可以不调整跨度输出，只是要记录该跨度值，以便以后进行跨度漂移的修正。

为了使的安上校准器作跨度调整输出为20mA，可以采用以下方法：

a） 小范围调整

所谓小范围一般指调整量程20%以下，这时可以通过调整满量程电位器实现，这样做实际上改变了一些仪器的实际增益或量程

b） 大范围调整

所谓大范围一般指调整量程20%以上。对大范围的调整参见测量区及调整部分。

10．3测量区的调整

测量区的大小与烟尘仪接受透镜的口径、传感器大小、激光束的入射倾角、光束的衍射等相关。实际上当结构及光路确定后能够调整测量区的量是激光束的入射倾角。

下图为一个实际的测量区图示。

传感器能接受光的立体区域接近一个大约立体角1度的圆柱区域，在此区域中如果颗粒物发出确定调制频率的光就会被传感器接受到作为烟尘浓度信号。激光束穿过受光区域时，在受光区域内光束与颗粒物作用产生散射信号作为评价烟尘浓度的基本信号源。在受光区域外颗粒的散射光不能被传感器接收到。

烟尘仪在使用安装前标准的测量区设置为：L+L1+L2=2500；在烟道中的光路关系应为图示的布局。

理论上讲，激光束与受光区域的交点应在距离烟囱对面内壁（A侧烟道壁）烟囱中心侧100以上的烟囱内部，且在B侧烟道壁烟囱内部烟囱中心侧100以上。如果激光束倾角过小则激光束在受光区域内与A侧烟道内壁相交，形成的满漫反射光进入传感器形成“伪”烟尘浓度信号，而且漫反射与烟尘颗粒物的散射比较要强几个数量级，所以这时往往仪器会满量程输出；反之如果激光束倾角太大，激光束与受光区域的交点在B侧烟道壁内部，取样区不能代表实际的区域，表现结果是烟尘浓度过底且波动很小，因此对散射式烟尘仪法兰筒而言不要太长，对于小直径烟囱烟道壁厚加上法兰筒的长度一定要仔细考虑不要太大。

一个值得注意的问题是如果在法兰内筒有积灰或其它障碍物或在烟囱内有障碍物挡住了激光束也会产生类似激光束倾角过小的输出满量程的现象。

在实际使用过程中在烟尘仪选型时烟囱的大小壁厚等由于种种原因与选型时不一致，这时烟尘仪的使用就产生了问题。就必须对测量区进行现场的调整。对于现场的测量区设置不当主要有以下几种情况：

1．测量区设置过大，致使激光束在受光区内与烟囱壁相交

2．激光束与受光区域的交点在B侧烟道壁内部，取样区不能代表实际的测量区域

以上两种情况都需要调整激光器的倾角，调整过程如下：

1）将主机与校准器连接，调整零点在3.90-4.0mA；

2）在环境光较暗的地方将主机固定，激光器光束在较大范围内无障碍。

3）调整紧固螺钉和调节螺钉使得激光器光束的倾角改变；

4）调整紧固螺钉和调节螺钉使得激光器光束的倾角改变的同时，使用一个灰色的材料如纸板水泥块或报纸等作为靶子（模拟烟囱内壁的灰度值），沿着激光束方向由近及远移动靶子，同时测量仪器的输出；一般仪器的输出由小变大到22mA以上，然后又慢慢变小，直到信号小到零点值加0.15左右的值时,记录该点到烟尘仪端面的距离,该距离为图示L+L1+L2,烟囱的内径D加壁厚L2加扳手空间L1应大于该距离.经过多次反复调整可以将仪器调整到所需的烟囱直径.

5）测量区调整后一般零点不会变但跨度点会改变.如果将校准器与主机对接后跨度点变化较大,可以通过调整校准器改变跨度点.校准器的结构如下图所示.调整时首先旋下端盖,当跨度点超过20mA时,需旋紧调整螺钉(两个调整螺钉均器作用),直到输出值为20mA;当跨度点小于20mA时需要旋松调整螺钉,直到输出为20mA. 校准器的反射端面采用铝合金表面加工制作.调整调整螺钉时有一定的弹性区间,如果旋松调整螺钉时反射端面超出了弹性区间则需要将反射端面拆下,将反射端面用外力弯曲后再装入壳体,再通过调整螺钉调整仪器的输出.这种调整仪器输出的方法只适用于在初次安装烟尘仪时使用,当仪器进行了参比后就不在使用此方法了,对于输出偏差在2mA以下的情况可以采用调整跨度电位器的方法.

10．3 高浓度问题

光学方法无论对穿法还是散射法在较高浓度时都存在非线性问题，也就是说浓度和仪器输出之间呈现的不是比例关系。光闪烁法及静电感应法都存在类似的情况。好在在一般的排放监测要求的浓度范围内这种非线形造成的偏差可以忽略不计。一般而言没有经过的计算凭现场经验估测，光学法和静电感应法烟尘浓度在500mg/m3以下不用考虑非线形因素造成的偏差（这里所说的非线性仅指由于颗粒间的干扰造成光或荷电变化引起的非线性因素）。当然对穿法和光闪烁法还要考虑光程的大小、散射法要考虑取样测量区的大小及位置。在有些情况下需要测量很高浓度的烟尘排放，如在有些脱硫除尘前的测点，烟尘浓度可能超过1000mg/m3，有些测点的烟尘浓度可以达到20g/m3，这时就必须考虑非线性因素了。其实在每套仪器安装到现场后如果是用于环保监测，都需要进行参比，以准确地定量仪器输出与烟尘浓度的关系。从广义上讲两组数据之间相关性及线形关系是两个不同的概念。两组数据之间相关系数为1（或者说相关），但之间的关系可以不是线形关系。因此两组数据之间还存在一个关系匹配模式的问题。参比试验的两组数据（参比数据及仪器记录数据）之间的关系匹配模式一般采用多次回归的方式达到。一般采用二次回归即可达到环保排放要求的标准。所以对于高浓度下的测量需要一个二次以上的回归匹配模式。

对于回归可采用EXCEL直接进行：将回归数据做成两行

1．点击图表向导

2．选择散点图，点击‘下一步’

3．选中要回归的两行数据 ，点击‘下一步’

4．点击‘完成’

5．光标移到图中的数据点上，单击选中数据系列后点击右键

6．在谈出的菜单上选择‘添加趋势线‘

7．选择‘多项式回归‘，阶数选择2

8．在‘选项’一页中点勾‘显示公式‘及’显示相关系数‘

9．确定完成

方法：

一般烟尘仪4-20mA的输出通过采集或软件已经作了变换。电流变成了电压V，电压通过C=KV转换成了浓度值 ，如果将系数K设为1，则软件记录的值为原始的信号电压。将电压及等动取样的结果做回归即可得到响应的系数 二次回归的结果一般为 C=K0+KV-K1*V*V

如此回归后可能存在很小的常数项，一般情况下可以忽略。

10．5 烟气中水份的干扰

一般用户在仪器选型时除了对各个参数指标考察的较为详细外，总要问一个问题：烟气的含水量会否器的测量结果。实际上，烟气含水并不一定影响测量结果，要看水的积聚状态。换言之，对于气态的水，对于颗粒物的测量的干扰可以忽略不计。但以雾滴形式存在的水则对颗粒物的测量形成极大的困扰。仪器无法剥离细小水滴造成的散射及消光，因此也就无法准确地消除水雾的干扰。在现场常遇到以下几种情景：1）烟气温度在100摄氏度以上，这时烟气的水分以气态形式存在，不会对测量结果造成干扰，这里指的100摄氏度以上是指在采样点或测量区的温度，尽管有时特别是在北方的冬天烟囱出口处排放的是白色烟雾（意味着环境温度在烟气的露点以下，烟气中的水结成了微小的水滴），只要在测量区烟气的温度在露点以上即可（一般为100摄氏度以上），绝大多数电厂的排烟温度在100摄氏度到200摄氏度之间，因此绝大多数电厂的排烟情况即是如此；2）烟气温度在100摄氏度以下，这时测量区的烟气温度一般低于露点，烟气水分以雾滴状的形式存在。在石化行业中可以遇到这种情景，采用水幕除尘的烟气也大都是这种情况。这种情况下，如果烟气的含水量变化不大，烟道采取了较好的保温措施，烟气中雾滴状的水份变化不大，通过参比试验可以消掉烟气中的水滴的干扰。如果烟气的含水量变化较大、烟气中的水雾滴变化较大，则测量结果就会受到大的干扰，能否使用取决于参比试验的相关性。