一种大气臭氧浓度光学测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种大气臭氧浓度光学测量系统，包括紫外光模块、臭氧吸收室和探测器模块，其特征在于，所述紫外光模块和探测器模块设置在所述臭氧吸收室同一端，在所述臭氧吸收室的另一端设有一个中继体模块，在所述臭氧吸收室中设有两个被测气体通道，所述紫外光模块产生紫外光，所述紫外光经过所述探测器模块进入包含被测气体的所述臭氧吸收室，通过所述中继体模块折射后再到达所述探测器模块。在同等测量行程的条件下，本实用新型专利技术光学平台与现有光学平台的测量精度、测量量程相当，但是光学平台长度可缩小45％以上，同时可以节省仪器的内部空间，大大提高了仪器的集成度，同时保证了测量精度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大气监测领域，更具体而言涉及一种大气臭氧浓度光学测量系统。
技术介绍
近年来南极臭氧空洞以及对流层臭氧增加等的观测事实，引起人们对臭氧以及由臭氧引起的环境问题的高度重视。研究表明，自然排放、人为影响以及其他一些因素都会对空气臭氧浓度的变化产生重要影响。空气中臭氧浓度过高，将加快城市光化学反应频率、加快材料老化、影响人类健康、导致农作物减产，对生态环境造成严重影响。最近的科学研究表明，臭氧对波长253. 7nm的紫外线具有最大吸收系数，在此波长下紫外线通过臭氧会产生衰减，这符合兰波特-比尔定律，而目前该原理已被美国等国家作为臭氧标准分析方法。目前，在空气监测领域，通常是通过测量被测气体气流经过测量装置的光学测量系统过程中对紫外光被吸收的程度来实现的。如图1所示，臭氧测量装置的光学测量系统主要是由紫外光模块1A、臭氧吸收室2A和探测器模块6A组成。紫外光模块和探测器模块分别固定在臭氧吸收室的两端，相对设立。其中紫外光模块IA产生稳定的紫外光，穿过充满被测气体的吸收室2A，最后到达探测器模块6A，探测器模块6A测得紫外光的强度后，测量系统结合实时测量的被测气体的压力、流量等数据，进而与标准浓度气体样品的数据做对比，就可以根据现有的数学模型和原理得出被测气体所含臭氧的浓度。随着电子技术的发展，各种电子仪器的集成程度越来越高，外形也越来越小，实际工作时对便携式仪器的需求也日益强烈，这对于臭氧分析仪器也一样。但是，在仪器集成化、小型化及便携式臭氧分析仪的设计过程中，存在一个比较大的制约因素，那就是光学系统中臭氧吸收室的测量行程问题。通常臭氧吸收室的测量行程越长，臭氧测量的精度就越高，测量的量程也会更宽，但是这样就会导致仪器的设计严重地受到臭氧的制约要保证测量行程的长度、以保证一定的测量精度和量程，势必会增加仪器的长度和尺寸，就会难以实现集成化的目的。所以现有的很多仪器为了达到集成的效果，不惜缩短光学测量系统臭氧吸收室的测量行程，从而就会牺牲臭氧测量仪器的测量精度和量程，同时也会严重影响仪器的质量和性能。为了克服臭氧分析仪器集成化、小型化、以及在便携式臭氧分析仪器设计中受到吸收室测量行程制约这个问题，就需要一种新型的光学测量系统结构，它既能实现仪器集成化、小型化、以及在便携式臭氧分析仪器设计的目标，也能保证光学测量系统臭氧吸收室的测量行程的长度，甚至提供更长的测量行程。本技术旨在解决这个制约问题，以便达到在缩小部件长度、并提高仪器集成化的同时，既保证测量行程、从而保证臭氧测量的精度，也保证了较宽的量程。
技术实现思路
本技术提供了一种大气臭氧浓度光学测量系统，包括紫外光模块、臭氧吸收室和探测器模块，其特征在于，所述紫外光模块和探测器模块设置在所述臭氧吸收室同一端，在所述臭氧吸收室的另一端设有一个中继体模块，在所述臭氧吸收室中设有两个被测气体通道，所述紫外光模块产生紫外光，所述紫外光经过所述探测器模块进入包含被测气体的所述臭氧吸收室，通过所述中继体模块折射后再到达所述探测器模块。所述中继体模块包括一个四通块、两个光学镜片以及两个光学镜片压板。两个光学镜片互为90°安装，由光学镜片压板密封压紧在四通块的另外两个通口平面上。在所述探测器模块上设有两个轴线平行的光通孔，在所述臭氧吸收室上设有两个对应的平行的被测气体通道，所述两个光通孔与臭氧吸收室的两个被测气体通道分别同轴对应设置。所述臭氧吸收室可以是一个整体，也可以由多块组成。所述探测器模块与臭氧吸收室密封连接。所述中继体模块也整体与臭氧吸收室密封连接。根据本技术，在同等测量行程的条件下，本技术的臭氧浓度测量装置的光学平台与现有臭氧浓度测量装置的光学系统的测量精度、测量量程相当，但是本技术的光学平台长度可缩小45%以上，同时可以大大节省仪器的内部空间，从而可以极大地提高仪器的集成度。而在同等光学平台长度的条件下，本技术光学平台可以比现有光学平台的测量精度提高一倍以上，本技术光学平台的测量量程可比现在光学平台精细两倍以上。这样即满足了集成化的要求，也保证了测量精度。附图说明下面将结合附图对本技术做进一步说明，其中图1是现有臭氧浓度测量装置的光学平台的一个示意图；图2是本技术臭氧浓度测量装置的光学平台的一个示意图；图3是本技术臭氧浓度测量装置的光学平台的一个立体结构图。具体实施方式下面参见图2和图3。本技术的臭氧测量装置的光学平台也包括紫外光模块 1、臭氧吸收室2和探测器模块6组成。与现有技术不同，本技术的臭氧浓度测量装置中，其光学平台的臭氧吸收室2设计成双通道。本技术的紫外光模块1和探测器模块6 并排设置在臭氧吸收室2的同一端。紫外光模块1和探测器模块6连接成一体，在探测器模块6上设有两个轴线平行的光通孔8。在臭氧吸收室2上设有两个与光通孔8对应的平行的被测气体通道9，臭氧吸收室2的两个被测气体通道9分别与探测器模块6上的光通孔 8同轴对应设置。所述探测器模块6上的两个光通孔8中的一个光通孔与紫外光模块1相通，同时也与被测气体通道9相通但不与探测器模块6内部相通；另一个光通孔既与所述探测器模块6内部相通，同时也与被测气体通道9相通。探测器模块6与臭氧吸收室2密封连接。在本技术的一个实施例中，臭氧吸收室2可以是一个整体，两个被测气体通道9平行、同轴设置。当然为了加工和装配工艺的方便，也可以将臭氧吸收室2分割成多块， 例如在本技术图3的实施例中分为两块。当然本领域普通技术人员可以理解，可以根4据需要将臭氧吸收室2设置成三块或者更多快。根据本技术，在臭氧吸收室2的另一端还设有一个中继体模块7，中继体模块 7的作用就是将紫外光的传播方向做一个180°的折射。所述中继体模块7主要由一个四通块3和两个互成90°的光学镜片4以及两个光学镜片压板5组成。中继体模块7中设有两个平行孔，所述两个平行孔10与臭氧吸收室2的两个被测气体通道9分别同轴对应设置(未示出)。两个光学镜片4互为90°安装，由光学镜片压板5密封压紧在四通块3的另外两个通口平面上，中继体模块7整体与臭氧吸收室2密封连接。根据本技术，被测气体由臭氧吸收室2上的一个进气口 11进入臭氧吸收室2 中。然后，紫外光模块1产生稳定的紫外光，紫外光通过与其并排设置的探测器模块6上的一个光通孔8，然后通过臭氧吸收室2中的与其相连的一个通道9，进入臭氧吸收室2中并与被测气体接触。之后紫外光进而到达臭氧吸收室2另一端的中继体模块7 (中继体模块的通道也充满被测气体)。然后接触到被测气体后的紫外光被中继体模块7 —边的光学镜片4将紫外光传播方向作90°折射。紫外光穿过中继体模块7到达另一边的光学镜片4， 光学镜片4再一次将紫外光的传播方向作90°折射，使紫外光传播方向与最初的传播方向相反，继而进入臭氧吸收室2的另一个通道9。紫外光穿过这条通道后，到达臭氧吸收室2 另一端的探测器模块6，于是探测器模块6则可以测得紫外光的强度。然后系统结合实时测量的压力和流量数据，进而与标准浓度气体样品的数据做对比后，根据数学模型得出被测气体所含臭氧的浓度。在测量完成后，被测气体由臭氧吸收室上的另一个出气口 12放出。根据本技术，臭氧浓度测量装置的光学平台工作时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪俊龙，贾凤林，冯帆，
申请(专利权)人：北京中晟泰科环境科技发展有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：