一种管道内气体的光电分析方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种管道内气体的光电分析方法，具体为：所述管道内的待测气体通入测量管内；测量管内设置有气流扰动器，所述气流扰动器上设置有贯穿气流扰动器的导气孔；光源发出的光穿过测量管内的气流扰动器下游的待测气体，并被待测气体吸收，之后被探测器接收，转换为电信号；分析单元处理探测器输出的电信号，从而得到待测气体的浓度。本发明专利技术还公开了一种实现上述方法的装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及管道内气体浓度的分析，特别涉及一种管道内气体的光电分析方法和直O
技术介绍
在冶金、石化、化工、建材等领域中，需要监测过程管道内气体的浓度，并用于指导生产。气体吸收光谱分析技术作为一种光电分析技术，具有响应时间短、测量精度高、能耗低等诸多优点，被广泛应用在气体监测中。气体吸收光谱分析装置包括光源、探测器和分析单元，具体工作方式为光源发出测量光，测量光的波长对应于待测气体的吸收光谱谱线；测量光穿过待测气体并被吸收，探测器接收穿过待测气体后的测量光，并转换为电信号，分析单元通过分析测量光的衰减，从而得出待测气体的浓度。气体吸收光谱的测量基于 Beer-Lambert 关系I = I0e …其中Itl是穿过被吸收气体前吸收谱线波长下的光能量，I是穿过被吸收气体后吸收谱线波长下的光能量，α是气体单位吸收，1为光在吸收气体中穿过的路程。增加测量光程可以降低气体浓度探测下限，但是对于高浓度的气体测量也容易吸收饱和，影响测量精度。目前，管道内气体浓度的监测分为以下两种方式1、在位式，请参阅图1所示，具体为光源加和探测器2b安装在测量管道1的侧部，光源加发出的光穿过管道1内的待测气体(两个管3之间的距离为测量光程)， 之后被探测器2b接收，分析单元通过分析测量光的衰减，从而得出待测气体的浓度。可参见专禾Ij US20050128486、US5517314、US7324204、CN2004100935072、CN2004100533712、 CN2005100607797。由上可见，在位时监测方法是实时地分析管道内气体的浓度，因此得到了最广泛的应用。2、取样式，具体为取样装置取样管道内的气体，通过除水、除尘、降压等预处理装置后送到光电分析装置，光源发出的光穿过预处理装置下游的待测气体，之后被探测器接收，分析单元通过分析测量光的衰减，从而得出待测气体的浓度。与在位式分析方式相比， 取样式可以应用在测量环境恶劣的工况，如高粉尘、高压等，但也带来了测量延迟、结构复杂、维护量大等不足。因此，取样式的应用没有在位式广泛。对于在位式测量方式来说，如图1所示，光源加和探测器2b通常安装在管道1的两侧，测量光程4的最大值为管道1的内径大小。但是安装时经常会受到安装段条件的限制，比如测量气体浓度低，但是测量管径太小，限制了光程长度，使测量仪器无法满足探测下限要求；当测量气体浓度高，同时测量管径太大的时候，使气体总吸收太大而进入非线性区，影响测量精度；当测量点处管道外侧有障碍物，光源和探测器的安装位置不能与气流方向垂直。为了解决上述不足，通常会将测量仪器安装段的管道更换为半径更大或更小的管道，从而改变测量光程，但是由于管径的变化，会造成测量仪器安装段的管内气流流场发生变化，使测量到的气体浓度不能反映原来管道内真实的气体浓度。或者为了避免安装段的障碍物，使光源和探测器之间的路径与气流方向不垂直，使测量得到的气体浓度并非垂直于气流方向的气体浓度。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种管道内气体的光电分析方法和装置，可以有效地改变测量光程，从而使测量正常进行。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案一种管道内气体的光电分析方法，特点是所述管道内的待测气体通入测量管内；测量管内设置有气流扰动器，所述气流扰动器上设置有贯穿气流扰动器的导气孔；光源发出的光穿过测量管内的气流扰动器下游的待测气体，并被待测气体吸收， 之后被探测器接收，转换为电信号；分析单元处理探测器输出的电信号，从而得到待测气体的浓度。作为优选，测量管的垂直于气流方向的截面的最小覆盖圆的半径大于所述管道的垂直于气流方向的截面的最小覆盖圆的半径。最小覆盖圆是指能够覆盖平面图形的半径最小的圆。进一步，同时刻到达测量管上游管道内垂直于气流方向的截面上的气体，到达光源和探测器之间光路上的时间差小于5S。作为优选，所述气流扰动器上的导气孔的分布中间疏，四周密。进一步，所述导气孔的中心轴线与测量管的中心轴线间夹角大于零。作为优选，所述气流扰动器采用多孔介质。作为优选，光源和探测器之间光路的光轴垂直于气流扰动器的中心轴线。本专利技术还提出了这样一种管道内气体的光电分析装置，具体包括测量管，测量管的入口与所述管道内连通；设置在测量管内的气流扰动器，气流扰动器上设置有贯穿气流扰动器的导气孔；光源，设置在测量管的侧部；探测器，设置在测量管的侧部，使得光源发出的光在穿过测量管内的气流扰动器下游的待测气体后，能够被探测器接收到；分析单元，用于处理探测器的输出信号，从而得到管道内待测气体的浓度。作为优选，测量管的垂直于气流方向的截面的最小覆盖圆的半径大于所述管道的垂直于气流方向的截面的最小覆盖圆的半径。作为优选，所述气流扰动器上的导气孔的分布中间疏，四周密。进一步，所述导气孔的中心轴线与测量管的中心轴线间夹角大于零。作为优选，所述气流扰动器采用多孔介质。作为优选，光源和探测器之间光路的光轴垂直于气流扰动器的中心轴线。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果1、通过另设置水利半径较大的测量管，从而有效地增大了测量光程，使得测量能够正常进行，也降低了测量误差。2、通过设置气流扰动器，使得同时刻到达测量管上游管道内垂直于气流方向的截面上的气体，到达光源和探测器之间光路上的时间差小于5S ；，也即管道内同时刻的待测气体能几乎同时到达测量光路，从而能使测量结果真实反映某一时刻管道内气体的浓度。附图说明图1是现有技术中一种光电分析装置的结构示意图；图2是实施例1中光电分析装置的结构示意图；图3是实施例2中光电分析装置的结构示意图；图4是实施例3中光电分析装置的结构示意图；图5是实施例3中测量管和管道的截面的最小覆盖圆的示意图；图6是实施例4中光电分析装置的结构示意图；图7是实施例4中测量管和管道的截面的最小覆盖圆的示意图；图8是本专利技术的又一种光电分析装置的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术做进一步详细说明。实施例1 如图2所示，一种管道内气体的光电分析装置，应用在冶金领域中，用于监测管道内的CO浓度。所述光电分析装置包括测量管11、气流扰动器41、光源21、探测器22和分析单元。所述测量管11的入口、出口与管道内部连通，使得管道内的待测气体能够自行流入测量管11内。测量管11的垂直于气流方向的截面的最小覆盖圆的半径大于所述管道的垂直于气流方向的截面的最小覆盖圆的半径。本实施例中测量管11和管道都是圆管。如图2所示，所述气流扰动器41的中心轴线与测量管11的中心轴线平行，并呈盘状，上面设有贯穿气流扰动器41的导气孔42，导气孔42的中心轴线与测量管11的中心轴线平行，气流扰动器41上导气孔42的分布是中间疏，四周密。光源21采用半导体激光器，激光器的输出波长对应于CO的吸收光谱谱线，激光器设置在测量管的侧部。探测器22设置在测量管11的侧部，用于接收激光器发出的且穿过气流扰动器41 下游待测气体的测量光。光源21和探测器22之间形成的光路的光轴垂直于测量管11的中心轴线。通过上述气流扰动器41、光源21和探测器22的设置，同时刻到达测量管11上游管道内垂直于气流方向的截面上的气体，到达光源21和探测器22之间光路上的时间差小于5S，从而能使测量结果真实反映某一时本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种管道内气体的光电分析方法，其特征在于：所述管道内的待测气体通入测量管内；测量管内设置有气流扰动器，所述气流扰动器上设置有贯穿气流扰动器的导气孔；光源发出的光穿过测量管内的气流扰动器下游的待测气体，并被待测气体吸收，之后被探测器接收，转换为电信号；分析单元处理探测器输出的电信号，从而得到待测气体的浓度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立波，李增珍，
申请(专利权)人：聚光科技杭州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86