一种气体浓度分析装置及其测量设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种气体浓度分析装置及其测量设备。测量设备包括：光源、光学分束器、测量光池、测量端检测器和参比端检测器；测量光池用于容纳待测样气；测量端检测器用于测量光源发出的光束经过光学分束器形成的第一光束经过测量光池后的第一光强度；参比端检测器用于测量所述光源发出的光束经过所述光学分束器形成的第二光束的第二光强度。该测量设备和气体浓度分析装置用于根据朗伯‑比尔定律计算出第一光强度和第二光强度之间的函数关系或曲线关系，进而得到样气中目标待测气体的浓度。

A Gas Concentration Analysis Device and Its Measuring Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种气体浓度分析装置及其测量设备
本技术属于环境监测领域，涉及一种气体组分浓度分析测定装置，用于环境气体或固定污染源排放废气中气体污染性气体的浓度的测定，同时也适用于实验室相关气体浓度的测定。
技术介绍
无论是环境空气质量评价还是固定污染源排放废气监测，都会涉及到气体浓度测定，气体浓度测定直接关系环境质量评价、污染物排放浓度及排放总量计量测算。气体浓度的测定方法有很多种，有化学吸收法、定电位电解法、红外光谱吸收法、紫外光谱吸收法等，方法各有优缺点，但随着污染源排放气体浓度的降低，紫外光谱吸收法的优势逐渐体现，分辨率高，测量稳定，抗干扰能力强。
技术实现思路
本技术针对紫外光谱吸收方法在实际应用中存在的问题，如体积重量大，使用机械调谐组件抗震动冲击能力差，测量气室大导致响应时间长。另外，通常紫外原理气体测量配置测量气室和参比气室，再利用机械斩波方式调制测量信号和参比信号，已达到测量的准确稳定，存在结构复杂，抗振动差，结构复杂，气密性不易保证等缺点。目前，紫外光谱的检测器一般为光电倍增管或光电二极管阵列，但综合考虑到固态检测器具有量子化效率、噪声、线性范围、使用寿命、可同时检测多信号等方面的优势，本技术采用固态检测器。为了解决现有技术中存在的问题，本技术采用多中心频段窄带点光源，通过光学分束器对紫外光进行分束，一束紫外光经过测量气室到测量检测器，一束经折射后照射参比透镜光路到参比检测器，利用分时发射光源方式，通过中心控制板的电子调谐电路将两路信号调制成高频交流信号，实现紫外光谱吸收法的多组分单光池测量。本技术第一方面提供了一种气体浓度分析装置用测量设备，测量设备包括：光源、光学分束器、测量光池、测量端检测器和参比端检测器；光源为吸收光谱法用光源；光学分束器用于将光源发出的光束分为第一光束和第二光束；测量光池用于容纳待测样气；测量端检测器用于测量第一光束经过测量光池后的第一光强度；参比端检测器用于测量第二光束的第二光强度。在一些实施方式中，测量设备还包括：样气进口和样气出口；样气进口连接在测量光池的一端；样气出口连接在测量光池的另一端；可选，光学分束器是分光比例为1:1的光学分束器；优选光学分束器是两块石英玻璃三棱镜构成的透射分束器。在一些实施方式中，测量设备还包括：压力测量模块；压力测量模块设置在样气进口与测量光池之间。在一些实施方式中，光源为紫外光源；可选，紫外光源为窄带多点光源；优选，窄带多点光源用于根据时序产生不同中心频率的光源；可选，光源的发光波长或波长范围是可调节的；更优选，紫外光源为LED灯或EDL灯。在一些实施方式中，测量设备还包括：保温盒壳体、温度传感器和温度控制模块；保温盒壳体内部容纳有光源、光学分束器、测量光池、测量端检测器、参比端检测器、温度传感器和温度控制模块；温度传感器用于测量保温盒壳体内部的温度；温度控制模块用于控制保温盒壳体内部的温度；可选，温度控制模块为加温模块；加温模块用于给保温盒壳体内部加温，以使保温盒壳体内部温度高于环境温度；可选，测量设备还包括：均温器，均温器用于使保温盒壳体内部温度均匀。本技术第二方面提供了一种气体浓度分析装置，气体浓度分析装置包括：本技术第一方面的测量设备和中心控制板；中心控制板用于使用朗伯-比尔定律对第一光强度、第二光强度和光源的波长进行处理得到所述待测样气中目标气体的浓度。本专利技术的有益效果如下：1.采用光谱波长在200nm～760nm的多中心频率窄带点光源LED(LightEmittingDiode)或EDL(ElectrodelessDischargeLamp)灯作为光源，比如，使用紫外光源，在这个频谱范围，不同组分的气体会在对应中心频段有吸收峰，根据吸收峰的中心频率选择对应中心频率的点光源，实现同时可测量多种类气体组分浓度的功能；采用窄带点光源LED或EDL紫外灯作为光源，替代传统的宽频谱汞灯、氘灯等，光谱带宽窄，信号漂移小，抗干扰能力强，使用寿命长；2.使用高透射率光学分束器，优选两块石英玻璃三棱镜构成透射分束器，将紫外光半反半透分成两束垂直光线，一束经过测量池到测量检测器，一束经过无吸收透镜到参比检测器；采用三棱镜作为分束器，光强吸收稳定，将光束分成测量光束和参比光束，可以消除检测信号线上共模干扰，提高测量的稳定性和抗干扰能力；3.通过振荡脉冲调制方式控制多点光源，顺序分时控制多点光源交替闪烁，根据不同中心频率的点光源闪烁顺序得出组分浓度对应的电信号；使用窄带点光源，通过电调谐周期振荡闪烁光源替代传统机械调谐斩波轮，大大增强了分析仪表抗振动能力，提高了现场使用适应性；采用点光源分时发光的方式，实现了非分散紫外吸收法通道的单光池多组分测量，使得设备体积重量大大缩小；4.采用高精度控制立体加热模式，将整个传感器放置在高温恒温区域避免环境温度波动对电子器件造成温度漂移影响；增加温度、压力测量传感器，可以对进入分析仪表气体温度和压力参数进行测量，并将参数用于测量信号补偿，减少了不同温度不同流量情况下对仪表测量值的干扰；当然，也可通过制冷来维持整个传感器的温度恒定，但是，在常规应用中，加热至一定温度并稳定控制，是比较容易实现的，也不会凝结环境空气中的水蒸气；但是如果制冷至某一温度并恒定控制，一旦目标温度低于环境温度容易冷凝环境空气中的水蒸气，不利于设备的保存和维护。5.在仪表内部气路增加温度和压力传感器测量，并将温度和压力信号传输至控制板，对气体测量浓度进行温度和压力补偿，增强了不同流量、不同温度的工况适应性；采用细长型的不锈钢管镀疏水膜，使得光池容积大大减小，减少了管内气体置换时间，从而减少了仪表的响应时间，疏水膜可以减少吸附和抗腐蚀能力。6.测量光池采用细长型不锈钢管(光池内部容积小)，相比传统的大光池几乎没有气体置换死角，大大缩短了仪表的响应时间，内部抛光处理并镀疏水层，防腐疏水，延长了光池的使用寿命。附图说明图1为本技术的气体浓度分析装置的光学传感原理示意图；图2为本技术的气体浓度分析装置的核心模块结构示意图；在图1与图2中，1窄带多点光源、2光学分束器、3测量光池、4压力测量模块，5样气进口、6样气出口、7测量端检测器、8参比端检测器、9测量检测器信号线、10参比端检测器信号线、11光源控制信号线、12中心控制板、13对流窄带均温器、14温度传感器、15温度传感器信号线、16电发热体供电控制线、17电发热体、18温度检测控制线缆、19中心控制板供电线缆、20中心控制板信号输出线缆、21压力传感器信号线、22保温盒壳体。图3为本技术光源控制时序示意图；图4为拟合函数曲线示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。本技术第一方面提供了一种气体浓度分析装置用测量设备，测量设备包括：光源、光学分束器、测量光池、测量端检测器和参比端检测器；光源为吸收光谱法用光源；光学分束器用于将光源发出的光束分为第一光束和第二光束；测量光池用于容纳待测样气；测量端检测器用于测量第一光束经过测量光池后的第一光强度；参比端检测器用于测量第二光束的第二光强度。当测量光池长度、气体对其有光吸收的光源发射波长与待测浓度某气体种类确定后，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体浓度分析装置用测量设备，所述测量设备包括：光源、光学分束器、测量光池、测量端检测器和参比端检测器；所述光源为吸收光谱法用光源；所述光学分束器用于将所述光源发出的光束分为第一光束和第二光束；所述测量光池用于容纳待测样气；所述测量端检测器用于测量所述第一光束经过所述测量光池后的第一光强度；所述参比端检测器用于测量所述第二光束的第二光强度。

【技术特征摘要】
1.一种气体浓度分析装置用测量设备，所述测量设备包括：光源、光学分束器、测量光池、测量端检测器和参比端检测器；所述光源为吸收光谱法用光源；所述光学分束器用于将所述光源发出的光束分为第一光束和第二光束；所述测量光池用于容纳待测样气；所述测量端检测器用于测量所述第一光束经过所述测量光池后的第一光强度；所述参比端检测器用于测量所述第二光束的第二光强度。2.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备还包括：样气进口和样气出口；所述样气进口连接在所述测量光池的一端；所述样气出口连接在所述测量光池的另一端。3.如权利要求2所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备还包括：压力测量模块；所述压力测量模块设置在所述样气进口与所述测量光池之间。4.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述光学分束器是分光比例为1:1的光学分束器。5.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述光源为紫外光源。6.如权利要求5所述的测量设备，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文松，谢馨，李运泉，周文俊，金久伟，
申请(专利权)人：南京木达环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32