在位式气体测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种在位式气体测量装置，包括光源、分束器件、第一和第二探测器、分析单元、向光源和／或第一探测器所处区域供应吹扫气体的吹扫单元；所述分束器件设置在所述光源或第一探测器所处区域内，测量光在所述分束器件上被分为第一光束和第二光束，所述第二探测器设置在所述第二光束的行进路线上。本实用新型专利技术具有结构简单、安装调试容易、成本低、测量精度高等优点，可广泛应用在冶金、化工、水泥、环保等领域中。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气体分析，特别涉及在位式气体测量装置。
技术介绍
在冶金、化工、水泥、发电等领域中，广泛使用在位式气体测量装置分析过程管道内的气体浓度等参数，测得的气体参数对优化生产工艺、提高生产效率、节约能源气、减少污染物排放等都有重要意义。如图1所示， 一种常用的在位式气体测量装置，光发射单元14和光接收单元15设置在过程管道10的两侧，同时通过窗口片16、 17隔离待测气体11;其中，光源2设置在光发射单元14内，探测器20设置在光接收单元15内。光源2发出的测量光束19被待测气体11吸收，通过分析单元30分析测量光束19的透过率，从而得到待测气体ll的浓度等参数。当所述测量装置所处环境内包含有待测气体11成分时，这些成分的气体会进入所述光发射单元14和光接收单元15内，吸收了部分测量光束19，从而影响了测量精度。如，在测量管道10内的氧气时，空气中的氧气成分会进入光发射单元14和光接收单元15中；在测量管道10内的一氧化碳时，外界环境中的一氧化碳成分也会进入所述光发射单元14和光接收单元15中。另外，当待测气体ll中的颗粒物较多时，颗粒物会粘附在所述窗口片16、17上，大大降低了测量光束19的透过率，甚至会使透光率为零，严重影响了测量精度，甚至使测量无法进行。为了排除上述不利影响，该测量装置还配置了吹扫单元21，往所述光发射单元14和光接收单元15内充入吹扫气体22。或者向所述窗口片16、 17邻近待测气体11的一侧充入吹扫气体22，从而使待测气体11中的颗粒物无法污染所述窗口片16、 17，上述措施大大提高了测量精度，也提高了测量的可持续性。通常使用的吹扫气体22的纯度较高，但往往还会含有微量的待测气体11成分，而这些待测气体11成分的存在降低了测量精度，尤其是在待测气体113浓度低的情况下。为了解决上述技术问题，通常做法是在光发射单元内(内部本来就通有 吹扫气体，或者本来没有通吹扫气体，但为了扣除窗口片一侧吹扫气体中的待 测气体成分，才将吹扫气体通到光发射单元内，用来测量吹扫气体中的待测气 体成分)设置待测气体传感器，测得吹扫气体中待测气体成分的浓度，通过扣 除吹扫气体(包括光发射单元内、或光接收单元内、或窗口片临近待测气体一 侧的吹扫气体)中待测气体成分对光的吸收，进而得到待测气体的浓度等参数。 这种方法的不足之处主要为1、 所述气体传感器的测量精度低，而且受气体压力、温度的影响较大。2、 受制于测量原理，气体传感器的响应时间长，不能实时测量。3、 稳定性差，所述气体传感器的性能随使用时间的增加而下降较快。4、 气体传感器寿命短，不断更换的传感器也提高了测量成本。为了解决上述气体传感器带来的不足，公开号为US20060192967的美国专 利披露了一种气体测量方法和装置，如图2所示。与常规测量装置不同的是 在此装置中，光源2设置在光发射单元14外，通过分束器5把测量光分为两束， 第一光束19通过光纤6送入光发射单元14，第二光束26通过光纤8送入气体 室9。从光接收单元15流出的吹扫气体22通入气体室9内，补偿探测器27接 收穿过吹扫气体22的第二光束26，并把信号送分析单元30，进而测得吹扫气 体22中待测气体11成分的浓度。通过扣除测量光束19在穿过吹扫气体22时 的吸收，从而得到待测气体ll的浓度。美国专利公开的技术方案解决了吹扫气体对测量精度的影响，但还有如下 不足1、 结构复杂，光源2和分束器件5都要设置在光发射单元14外，还要配 置较长的光纤6、 8以及独立的气体室9，在现场应用中，光纤6、 8还需要铠装。2、 光纤的接插、气体室9的检漏，光源2和分束器件5的分散设置，光源 2的外置，这些都提高了安装调试和维护的难度。3、 成本较高，配置的光纤6、 8以及气体室9都提高了测量装置的成本， 而且光纤易损坏，需要更换。光纤的价格高，如在测量氧气时，需使用价格高4的单模光纤。4、较长的光纤6、 8会吸收少量的测量光；光纤的接插还会造成光的损耗， 这些都会降低装置的测量精度，尤其是在待测气体浓度低或很低的工况中，如 痕量气体测量。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述不足，本技术提供了一种结构简单、安装 调试容易、成本低、测量精度高的在位式气体测量装置。 为实现上述目的，本技术采用以下技术方案-一种在位式气体测量装置，包括光源、分束器件、第一和第二探测器、分 析单元、向光源和/或第一探测器所处区域供应吹扫气体的吹扫单元；位置关系 为所述分束器件设置在所述光源或第一探测器所处区域内，测量光在所述分束器件上被分为第一光束和第二光束，所述第二探测器设置在所述第二光束的 行进路线上。作为优选，所述分束器件和第二探测器设置在光源或第一探测器所处区域内。作为优选，所述分束器件和第二探测器分别设置在光源和第一探测器所处 区域内。作为优选，所述分束器件和第二探测器分别设置在第一探测器和光源所处 区域内。作为优选，所述分束器件是会聚透镜或玻片。 本技术的技术构思是在光发射和/或光接收区域内通吹扫气体(含有 待测气体成分)，光源发出的测量光在穿过待测气体之前或之后分为第一光束和第二光束；其中，第一光束穿过了吹扫气体和待测气体，经吸收后得到包含吹 扫气体、待测气体信息的第一信号；第二光束穿过了光发射区域内的吹扫气体 (还可以再穿过待测气体)，经吸收后得到包含吹扫气体信息的第二信号；利用 第一光束、第二光束穿过吹扫气体、待测气体光程的不同，处理所述第一信号 和第二信号，从而得到待测气体的参数，如浓度。与现有技术相比较，本技术具有如下有益效果1、 结构简单，无需配置较长的铠装光纤以及独立的气体室，只是在光源或 第一探测器所处区域内设置分束器件，而分束器件可以是原有的会聚透镜或玻片。2、 利用现有常规测量装置中的器件作为分束器件，无需安装和维护光纤、 气体室，光源的内置，这些都降低了安装调试和维护的难度。3、 成本较低，省去了需配置的铠装光纤以及气体室，也无需更换光纤。4、 不存在光纤的接插，也没有使用较长的铠装光纤，这些都降低了测量光 的损耗，进而提高了测量精度。附图说明图1是一种现有的气体测量装置的结构示意图2是美国专利公开的气体测量装置的结构示意图3是本技术实施例1中在位式气体测量装置的结构示意图4是本技术实施例2中在位式气体测量装置的结构示意图5是本技术实施例4中在位式气体测量装置的结构示意图6是本技术实施例5中在位式气体测量装置的结构示意图7是本技术实施例6中在位式气体测量装置的结构示意图8是本技术实施例7中在位式气体测量装置的结构示意图9是本技术的另一种在位式气体测量装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术作进一步详尽描述。实施例1:如图3所示， 一种在位式气体测量装置，用于测量过程管道10内待测气体 ll中的氧气浓度。所述测量装置包括激光器及驱动电路2、分束器件、第一探 测器20、第二探测器27、分析单元30和吹扫单元21。测量通道上设有窗口片 16、 17，用于隔离待测气体ll。吹扫单元21向激光器及驱动电路2所处区域14通入吹扫气体22，然后通 过管路流入第一探测器20所处区域15内，最后排出。吹扫单元21还向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在位式气体测量装置，包括光源、分束器件、第一和第二探测器、分析单元、向光源和／或第一探测器所处区域供应吹扫气体的吹扫单元；其特征在于：所述分束器件设置在所述光源或第一探测器所处区域内，测量光在所述分束器件上被分为第一光束和第二光束，所述第二探测器设置在所述第二光束的行进路线上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾海涛，黄伟，王健，
申请(专利权)人：聚光科技杭州有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]