本发明专利技术公开了一种可以在线实时检测二氧化氯气体浓度的方法和装置。本发明专利技术装置为光源、准直透镜、分光镜、气室、检测聚焦透镜和检测探测器的中心在同一水平面依次排列，所述分光镜与入射的平行光线成45度安装，分光镜下方依次设置参考聚焦透镜和参考探测器，所述气室上、下表面分别设置气体进口和气体出口；光源驱动电路连接光源，信号处理电路分别连接参考探测器、检测探测器和模数转换电路，控制单元分别连接模数转换电路、光源驱动电路和辅助功能单元。本发明专利技术方法为待测的含有二氧化氯气体的混合气体在外部动力的作用下由气体入口至气体出口定向流过气室，经过上述装置的信号传递和计算获得二氧化氯气体的浓度。本发明专利技术可以在线连续检测，浓度检测范围可以从PPM级到mg/L级。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体浓度检测领域，具体涉及一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法和装置。
技术介绍
二氧化氯是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒灭菌剂，并于1998年被美国环保署注册为消毒剂。经实验证明，二氧化氯气体消毒具有广谱、高效、快速、无三致 (致癌、致畸、致突变)的特性，主要应用于空间消毒、水处理、水果保鲜等领域。应用二氧化氯气体消毒时，强调其浓度要保持在一定范围内才能保证消毒效果， 因此需要一种二氧化氯气体浓度检测装置，实时地检测、反馈、控制二氧化氯气体的浓度。 目前市场上可用于检测二氧化氯气体浓度的变送器或检测仪主要是以电化学传感器为核心的。电化学传感器存在下述问题量程小，最大检测浓度为100PPM ；寿命短，最长寿命只有两年；不适用于在线连续检测；超量程时可能导致传感器失效。国内学者周德平等提出了一种高浓度二氧化氯气体的在线检测方法，但该方法不但需要集成分光光度计，而且需要设计非常复杂的水路，在检测过程中二氧化氯气体会有损失。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是，克服现有技术的缺点和不足，提供一种可以在线实时检测二氧化氯气体浓度的方法和装置。本专利技术通过采用下述技术方案予以实现一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法，其特征在于包括以下步骤A.待测的含有二氧化氯气体的混合气体在外部动力的作用下由气体入口至气体出口定向流过气室；B.控制单元通过输出端口向光源驱动电路输出一定周期一定占空比的脉冲；C.光源驱动电路驱动光源；D.光源发出的光线通过准直透镜会聚为近似平行光线；E.平行光线经过分光镜一部分反射后经过参考聚焦透镜会聚于参考探测器感应出参考信号，另一部分透射后经过气室再经过检测聚焦透镜会聚于检测探测器感应出检测信号；F.检测信号和参考信号由信号处理电路进行电流-电压变换、放大并滤波后，再经模数转换电路转换为数字信号；G.控制单元读取上述数字信号并进行运算获得二氧化氯气体的浓度。在上述方法中，光源可以采用365nm窄带紫外发光二极管(UVLED)，发射光谱范围为 360-370nm。在上述方法中，步骤B所述的一定周期为2 5秒，占空比设置为每个周期内初始 50毫秒导通而剩余时间关断。在上述方法中，准直透镜、分光镜、参考聚焦透镜、检测聚焦透镜的材质为紫外熔石英。在上述方法中，参考探测器和检测探测器为对365nm紫外光敏感的光电二极管。在上述方法中，分光镜的透射与反射的比例为50/50-90/10，与入射的平行光线成 45度安装。本专利技术还包括一种在线检测二氧化氯气体浓度的装置，由光源、准直透镜、分光镜、气室、参考聚焦透镜、检测聚焦透镜、参考探测器、检测探测器、光源驱动电路、信号处理电路、模数转换电路、控制单元及辅助功能单元组成；所述光源、准直透镜、分光镜、气室、检测聚焦透镜和检测探测器的中心在同一水平面依次排列，所述分光镜与入射的平行光线成 45度安装，分光镜下方依次设置参考聚焦透镜和参考探测器，所述气室上、下表面分别设置气体进口和气体出口 ；光源驱动电路连接光源，信号处理电路分别连接参考探测器、检测探测器和模数转换电路，控制单元分别连接模数转换电路、光源驱动电路和辅助功能单元。所述的气室腔体为耐酸腐蚀的材质，可以是聚氯乙烯(PVC)或不锈钢。 气室设气体入口和气体出口，两端设光学窗口。气室每端的光学窗口由两部分组成，与待测气体接触的部分为PET膜，外侧部分为蓝宝石或紫外熔石英材质的窗口。可以将光源、准直透镜、分光镜、气室、参考聚焦透镜、检测聚焦透镜、参考探测器和检测探测器集成为封闭的一体式探测器，使光源发出的光线在一个封闭的通路内，不受外部光线影响。将光源驱动电路、信号处理电路、模数转换电路、控制单元及辅助功能单元集成为一体式控制模块。辅助功能单元实现检测结果的存储、显示，键盘响应，串口通信及变送输出。与现有技术相比，本专利技术采用吸光光度法检测二氧化氯气体的浓度，可以在线连续检测，浓度检测范围可以从PPM级到mg/L级，并且能够集成于一个较小的体积内。本专利技术使用窄带LED器件作为光源，与氘灯等传统光源相比，一方面延长了寿命，另一方面省略了滤光片，简化了光路。本专利技术采用检测与参考双光路方法消除光源的波动引起的检测误差。为了减小二氧化氯气体在气室内的光化反应引起的检测误差，本专利技术一方面采用脉冲方式驱动LED光源，减少光化反应时间，另一方面使用PET膜作为气室光学窗口的一部分， 减少二氧化氯气体光化反应产物对光学窗口的腐蚀和沾附。附图说明图1是本专利技术的光路原理图；图2是本专利技术的装置构成的框图。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步描述。参照图1和图2，实施本专利技术一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法，所述方法包括以下步骤A.待测的含有二氧化氯气体的混合气体在外部动力的作用下由气体入口 6至气体出口 12定向流过气室7 ；B.控制单元16通过输出端口向光源驱动电路15输出一定周期一定占空比的脉冲；C.光源驱动电路15驱动光源1 ；D.光源1发出的光线过准直透镜2会聚为近似平行光线；E.平行光线经过分光镜3后一部分反射后经过参考聚焦透镜13会聚于参考探测器14感应出参考信号，另一部分透射后经过气室7，再经过检测聚焦透镜10会聚于检测探测器11感应出检测信号；F.检测信号和参考信号由信号处理电路17进行电流-电压变换、放大并滤波后， 再经模数转换电路18转换为数字信号；G.控制单元16读取上述数字信号并进行运算获得二氧化氯气体的浓度。在上述方法中，光源1采用365nm窄带紫外发光二极管(UVLED)，发射光谱范围为 360-370nm。在上述方法中，步骤B所述的一定周期为4秒，占空比设置为每个周期内初始50 毫秒导通而剩余时间关断。在上述方法中，所述的准直透镜2、分光镜3、检测聚焦透镜10、参考聚焦透镜13的材质为紫外熔石英。在上述方法中，参考探测器14和检测探测器11为对365nm紫外光敏感的光电二极管。在上述方法中，所述的分光镜3的透射与反射的比例为50/50-90/10，与入射的平行光线成45度安装。本专利技术还可以通过以下的技术方案进一步实施如图1和图2所示，一种在线检测二氧化氯气体浓度的装置，包括光源1、准直透镜 2、分光镜3、气室7、参考聚焦透镜13、检测聚焦透镜10、参考探测器14、检测探测器11、光源驱动电路15、信号处理电路17、模数转换电路18、控制单元16及辅助功能单19 ；所述光源、准直透镜、分光镜、气室、检测聚焦透镜和检测探测器的中心在同一水平面依次排列，所述分光镜与入射的平行光线成45度安装，分光镜下方依次设置参考聚焦透镜和参考探测器，所述气室上、下表面分别设置气体进口和气体出口 ；光源驱动电路连接光源，信号处理电路分别连接参考探测器、检测探测器和模数转换电路，控制单元分别连接模数转换电路、 光源驱动电路和辅助功能单元。光源1由控制单元16控制的光源驱动电路15提供驱动； 光源1发出的光线经过准直透镜2会聚为近似平行光；平行光线经过分光镜3后一部分反射后经过参考聚焦透镜13会聚于参考探测器14感应出参考信号，另一部分透射后经过气室7，再经过检测聚焦透镜10会聚于检测探测器11感应出检测信号；检测信号和参考信号由信号处理电路17进行电流-电压变换、放大并滤波后，再经模数转本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法，其特征在于，安装以下步骤进行：Ａ．待测的含有二氧化氯气体的混合气体在外部动力的作用下由气体入口至气体出口定向流过气室；Ｂ．控制单元通过输出端口向光源驱动电路输出一定周期一定占空比的脉冲；Ｃ．光源驱动电路驱动光源；Ｄ．光源发出的光线过准直透镜会聚为近似平行光线；Ｅ．平行光线经过分光镜后一部分反射后经过参考聚焦透镜会聚于参考探测器感应出参考信号，另一部分透射后经过气室，再经过检测聚焦透镜会聚于检测探测器感应出检测信号；Ｆ．检测信号和参考信号由信号处理电路进行电流－电压变换、放大并滤波后，再经模数转换电路转换为数字信号；Ｇ．控制单元读取上述数字信号并进行运算获得二氧化氯气体的浓度。
【技术特征摘要】
1.一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法，其特征在于，安装以下步骤进行A.待测的含有二氧化氯气体的混合气体在外部动力的作用下由气体入口至气体出口定向流过气室；B.控制单元通过输出端口向光源驱动电路输出一定周期一定占空比的脉冲；C.光源驱动电路驱动光源；D.光源发出的光线过准直透镜会聚为近似平行光线；E.平行光线经过分光镜后一部分反射后经过参考聚焦透镜会聚于参考探测器感应出参考信号，另一部分透射后经过气室，再经过检测聚焦透镜会聚于检测探测器感应出检测信号；F.检测信号和参考信号由信号处理电路进行电流-电压变换、放大并滤波后，再经模数转换电路转换为数字信号；G.控制单元读取上述数字信号并进行运算获得二氧化氯气体的浓度。2.根据权利要求1所述的一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法，其特征在于所述的光源采用365nm窄带紫外发光二极管，发射光谱范围为360-370nm。3.根据权利要求1所述的一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法，其特征在于步骤B 所述的一定周期为2 5秒，占空比设置为每个周期内初始50毫秒导通而剩余时间关断。4.根据权利要求1所述的一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法，其特征在于所述的准直透镜、分光镜、检测聚焦透镜和参考聚焦透镜的材质为紫外熔石英。5.根据权利要求1所述的一种在线检测二氧化氯气体浓度的方法，其特征在于所述的参考探测器和检测探测器为对365nm紫外光敏感的光电二极管。6.一种在线检...
【专利技术属性】
技术研发人员：衣颖，吴金辉，祁建城，李艳菊，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所，
类型：发明
国别省市：12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。