一种紫外气体分析仪制造技术

本实用新型专利技术提供一种紫外气体分析仪，包括：光源、隔半气室、切光片、微处理器和光谱仪；Y型光纤将光源发出的光平均地传导至隔半气室的测量通道和参比通道，切光片使光谱仪分时从隔半气室的测量通道和参比通道接收光信号，对应得到测量通道信号光谱和参比通道信号光谱；根据测量通道信号光谱和参比通道信号光谱以及存储在微处理器中的算法关系得到被测气体浓度；隔半气室的设置消除了长期漂移对气体浓度测量的影响、降低了维护成本；通过使用Y型光纤能够确保进入测量通道和参比通道的初始光源能量一致性高，提高了测量精度；气室内壁黑色氧化处理，延长了气体分析仪的使用寿命；通过将切光片设置在隔半气室后侧能够使分析仪的结构更加紧凑。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外气体分析仪
本技术涉及气体成分分析领域，尤其涉及一种紫外气体分析仪。
技术介绍
沼气是一种可燃性混合气体，一般含甲烷、二氧化碳、氨气、氢气和硫化氢等气体。以往的沼气分析仪通常主要用于检测甲烷、二氧化碳和氧气等指标性气体的含量，对硫化氢的含量不予关注，然而沼气中的硫化氢是一种有害气体，它对管道、仪表及设备有强烈的腐蚀作用，泄漏在空气中将污染大气，危害人体健康。因此，对沼气中的硫化氢含量进行监测同样不容忽视。我国环保标准严格规定：利用沼气能源时，沼气中H2S含量不得超过20mg/m3。事实上脱硫前沼气中的H2S质量浓度远远高于20mg/m3，高于我国环保标准的规定。所以，H2S的脱除成为沼气使用前必不可少的一个环节，并且需要气体分析仪对沼气中的硫化氢含量进行监测。为了对沼气中的H2S浓度进行监测，专利文献CN1040866中公开了一种电化学H2S传感器，电化学H2S传感器通过传感器中的银/硫化银电极与被测气体接触，银/硫化银电极上浸有的电解质与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号，通过测量产生的电信号得到被测气体的浓度，由于高浓度的硫化氢气体会与电解质发生化学反应，导致电解质不断消耗，因此电化学传感器的使用寿命短，需要维护更换。为了延长电化学传感器的使用寿命以及使被测气体始终处于电化学传感器的量程范围内，专利文献US5569838A中公开了通过使用稀释气体对高浓度的样品气体进行稀释,再利用电化学传感器对稀释后的混合气体进行浓度测量的技术方案，此方案能够避免高浓度样品气体对电化学传感器造成直接冲击，对电化学传感器形成了保护，延长了电化学传感器的使用寿命，但是此方案采用电磁阀、流量计和气泵，导致产品可靠性低，成本高。同时专利文献CN202661435U中公开了一种延长电化学H2S传感器使用寿命的装置，通过三通阀调整向电化学硫化氢传感器中通入硫化氢和空气的时间比例，此方案能够避免在测量硫化氢浓度时一直向装置中通入硫化氢对电化学传感器产生的巨大损耗，从而达到延长电化学传感器的使用寿命的目的，降低了产品的维护成本，但是由于采用电磁阀和气泵，导致产品可靠性低，成本高，并且当将电化学传感器从与空气相连的状态转换至与硫化氢气体相连的状态时，置换气体需要花费时间，导致气体测量响应速度慢，不能实现实时测量。为了提高H2S浓度测量的可靠性和实时性，专利文献CN108051388A公开了一种H2S气体紫外光谱检测装置及其方法，所述装置包括紫外光源、长光程气体吸收池、紫外光纤光谱仪和计算机；紫外光源发射的紫外光入射到长光程气体吸收池后，被设置于气体吸收池内部的反射镜进行多次反射，并由光纤传输到紫外光纤光谱仪；该装置采用长光程气体吸收池能够实现低浓度H2S实时检测功能，但是其光路复杂、包含精密的光学器件，一旦长光程气体吸收池被污染，后期维护成本高。为了提供长期稳定性好的硫化氢气体在线监测装置，专利文献CN2589969公开了一种硫化氢气体在线监测装置，紫外光源通过充满硫化氢气体的待测气体池而射向半反半透镜，光在经过半反半透镜后，50％的光强透过再经过228纳米的滤光片被光电倍增管接收，还有50％的光强被反射后经过361纳米的滤光片被光电二极管探测器接收。由于硫化氢气体在228纳米有显著的吸收峰，在361纳米几乎没有吸收，故可分别利用这两个波段作为测量和参比通道，以构成差分测量系统，虽然此方案实现了参比测量，但是其包含两个探测器以及半反半透镜，结构复杂，并且两个探测器的一致性差异也会给测量结果带来误差。此外专利文献CN101526472B公开了一种智能紫外气体分析仪，包括紫外光源以及切光轮，在切光轮的两端分别设有滤光片和透紫玻璃。部分反射镜片将入射紫外光分成双光束，一部分进入测量边，一部分进入参比边，并分别被位于测量边和参比边的光电检测器检测，根据两个通道光信号的比值得到被测气体的浓度，此气体分析仪可消除长期漂移，但是其包含两个光电检测器、切光轮上设置有滤光片，结构复杂，并且两个光电检测器的一致性差异也会给测量结果带来误差。在本
技术介绍
中仅以测量沼气中的H2S的应用场景进行举例说明，事实上对此不做限定，本申请中所公开的紫外气体分析仪还可应用于天然气、石油等应用场景中的硫化氢浓度测量，也可以应用于其他气体浓度的测量。
技术实现思路
有鉴于此，针对上述问题，本技术提供了一种使用寿命长、长期稳定性好、后期维护成本低、结构紧凑、测量精度高、测量量程宽的紫外气体分析仪。一种紫外气体分析仪，具体包括：光源、隔半气室、切光片、微处理器和光谱仪；光源为紫外光源，用于产生紫外光；隔半气室包括大小和形状均相同的测量通道和参比通道；光源产生的紫外光经由第一Y型光纤传输至隔半气室，在第一Y型光纤和隔半气室之间设置了第一平凸透镜；第一Y型光纤用于保证进入测量通道和参比通道的初始光源能量一致；测量通道和参比通道的出射光经由第二平凸透镜汇聚后，由第二光纤传导至光谱仪；通过电机带动切光片旋转使光谱仪能分时接收到测量通道和参比通道输出的光信号；所述微处理器与所述光谱仪以及所述光源电连接，用于计算被测气体的浓度。参比通道密封氮气；测量通道通入被测气体。切光片设置于隔半气室与第二光纤之间，切光片与电机的电机轴相连；微处理器与电机电连接，用于控制电机的旋转频率。隔半气室还包括中心隔板，中心隔板横穿于隔半气室；测量通道和参比通道相对于中心隔板呈左右对称设置或者上下对称设置。隔半气室为铝合金材质，气室内壁黑色氧化处理。通过电机控制切光片旋转频率，使光谱仪接收测量通道输出的光信号的时间m大于光谱仪接收参比通道输出的光信号的时间n。电机带动切光片在测量通道及参比通道之间切换时，光源暂停工作。本技术提供的紫外气体分析仪的有益效果是：由于参比气室的设置，消除了长期漂移对H2S浓度测量的影响,稳定性好、测量精度高、降低了维护成本。通过电机控制切光片旋转频率，使光谱仪接收测量通道输出的光信号的时间m大于光谱仪接收参比通道光信号的时间n，根据测量通道输出的光信号以及存储的参比通道的光信号得到被测气体的浓度，提高了被测气体浓度测量的实时性，延长切光片和电机的使用寿命；电机带动切光片在测量通道及参比通道之间切换时，光源暂停工作，能够延长光源的使用寿命；隔半气室为铝合金材质，隔半气室内壁氧化处理,增强了紫外气体分析仪的防腐性能，延长了气体分析仪的使用寿命，同时黑色氧化可以防止由于紫外光在隔半气室内壁发生漫反射而导致杂散光，提高了气体浓度测量精度。通过对气体分析仪进行双量程标定，使同一台气体分析仪既能对检测上限高(脱硫前)的气体进行浓度测量，监测沼气池的运行状态，又可以对检测下限低(脱硫后)的气体进行浓度测量，监测脱硫效率；使用Y型光纤将光源发出的光传导至隔半气室的测量通道和参比通道，能够确保进入测量通道和参比通道的初始光源能量一致性高；通过透镜将点光源变成平行光进入隔半气室，让光源能够同时照射到被测气体和参考气体；通过将切光片设置在隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外气体分析仪，其特征在于：具体包括：光源、隔半气室、切光片、微处理器和光谱仪；/n所述光源为紫外光源，用于产生紫外光；/n所述隔半气室包括大小和形状均相同的测量通道和参比通道；/n所述光源产生的紫外光经由第一Y型光纤传输至隔半气室，在第一Y型光纤和隔半气室之间设置了第一平凸透镜；所述第一Y型光纤用于保证进入所述测量通道和所述参比通道的初始光源能量一致；/n所述测量通道和所述参比通道的出射光经由第二平凸透镜汇聚后，由第二光纤传导至所述光谱仪；/n通过电机带动切光片旋转使光谱仪能分时接收到测量通道和所述参比通道输出的光信号；/n所述微处理器与所述光谱仪以及所述光源电连接，用于计算被测气体的浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外气体分析仪，其特征在于：具体包括：光源、隔半气室、切光片、微处理器和光谱仪；
所述光源为紫外光源，用于产生紫外光；
所述隔半气室包括大小和形状均相同的测量通道和参比通道；
所述光源产生的紫外光经由第一Y型光纤传输至隔半气室，在第一Y型光纤和隔半气室之间设置了第一平凸透镜；所述第一Y型光纤用于保证进入所述测量通道和所述参比通道的初始光源能量一致；
所述测量通道和所述参比通道的出射光经由第二平凸透镜汇聚后，由第二光纤传导至所述光谱仪；
通过电机带动切光片旋转使光谱仪能分时接收到测量通道和所述参比通道输出的光信号；
所述微处理器与所述光谱仪以及所述光源电连接，用于计算被测气体的浓度。


2.如权利要求1所述的一种紫外气体分析仪，其特征在于：所述参比通道密封氮气；所述测量通道通入被测气体。


3.如权利要求1所述的一种紫外气体分析仪，其特征在于：所述切光...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊友辉，石平静，程静伟，易良顺，
申请(专利权)人：湖北锐意自控系统有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42