Development of a He-Ne laser dust monitor and its application in a cement plant

Helyum-neon lazerli toz ölçüm sisteminin tasarımı ve bir çimento fabrikasında uygulaması

Abstract

Dust monitoring in the stacks of cement plants is important for a clean environment. Usually, two techniques are employed for dust monitoring. One of them is based on the measurement of light absorption and the other is on the light scattering by dust particles. In this study a sensitive He-Ne laser dust monitoring system was developed for measuring the scattered light and correlating it with the dust density. The laser light was modulated with an optical chopper and sent to a cell in which the dust particles were sucked with a pump. The light which is scattered from the particles were measured with a photodiode. The ac signal from the detector and reference signal from the optical chopper were used to demodulate the signal with a lock-in amplifier. The laser dust monitor developed here was calibrated with the cement dust particles and a linear relation between the particle density and signal intensity was found. The sensitivity of this instrument was compared with a commercial one measuring particle density with light absorption.

Özet

Çimento fabrikaları baca gazlarında toz ölçümü çevre açısından önem taşımaktadır. Toz ölçümlerinde genelde iki yöntem kullanılmaktadır. Bunlardan biri ışık soğurmasını, diğeri ise ışık saçılmasını esas alır. Bu çalışmada He-Ne lazerli toz yoğunluğunu ölçen bir cihaz geliştirilmiş ve tozdan saçılan ışık ile toz yoğunluğu ilişkilendirilmiştir. Hc-Ne lazerin optik bir biçici yardımı ile modüle edilen ışını, ölçüm hücresinde bir pompa ile emilen çimento tozunun üzerine gönderilmektedir. Tozdan saçılan lazer ışını bir fotodiyot ile ölçülmektedir. Fotodiyotdan elde edilen ac sinyal ve optik biçiden alınan referans sinyali faz kilitlemeli yükseltici yardımı ile demodüle edilmektedir. Lazer ışık kaynaklı toz ölçer sistem laboratuvarda parça büyüklüğüne göre ayrılmış çimento tozu ile kalibre edilmiş ve toz yoğunluğu ile sinyal şiddeti arasında doğrusal ilişki gösterilmiştir. Geliştirilen cihaz çimento fabrikalarında kullanılan ışık soğurma yöntemi ile çalışan ticari toz ölçerlerle karşılaştırılmıştır.