專利名稱：二氧化氮氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化氮氣體的濃度監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及二氧化氮氣體的濃度監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，排放到空氣中的二氧化氮不斷增加。對燃煤電站鍋爐排放的二氧化氮等污染物如不加以控制，將造成嚴重的城市空氣污染和環(huán)境污染。因此，對燃煤電站鍋爐污染物排放的在線監(jiān)測勢在必行。目前實現(xiàn)在線氣體監(jiān)測的技術(shù)主要有差分吸收光譜(DOAS)技術(shù)和激光雷達(LIDAR)技術(shù)。其中，DOAS技術(shù)一般應(yīng)用光學參量振蕩器作為發(fā)射源，而光學參量振蕩器的價格昂貴，并且這種技術(shù)對分光儀器，探測器件的要求很高，所以導致整套設(shè)備的成本非常高。而LIDAR設(shè)備價格昂貴，一般在上千萬元，LIDAR的設(shè)備維護費用也很高，因此它很少用于對污染氣體的實時監(jiān)測，主要用作污染氣體的普查。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種二氧化氮氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有的在線氣體監(jiān)測裝置價格昂貴、維修費用高的缺陷。本發(fā)明包含氣體通道，它還包含發(fā)光二極管、一號凸透鏡、二號凸透鏡、攝譜儀、計算機；一號凸透鏡、氣體通道和二號凸透鏡位于發(fā)光二極管和攝譜儀之間并使發(fā)光二極管發(fā)出的光依次通過一號凸透鏡、氣體通道和二號凸透鏡輸入到攝譜儀的光檢測輸入端，攝譜儀的數(shù)據(jù)輸出端連接計算機的數(shù)據(jù)輸入端；計算機由從攝譜儀得到被測氣體光譜的數(shù)據(jù)接收單元、能在光譜中與波長Anm相鄰近處取波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)的取值單元和把波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)帶入N＝-Ln[I(λ1)÷I(λ2)]÷{[σ(λ1)-σ(λ2)]×L}公式中計算出NO2氣體濃度的計算單元組成，公式中的σ(λ1)為NO2在波長λ1處的吸收截面值，σ(λ2)為NO2在波長λ2處的吸收截面值，L為光在氣體通道中行進的路程，N是氣體通道中NO2氣體的平均濃度，所述波長A的值為420～460數(shù)值區(qū)間內(nèi)的任意一個數(shù)值。本發(fā)明中使用的作為光源的發(fā)光二極管價格非常低廉，因此大大降低了本發(fā)明裝置的成本(本發(fā)明約幾十萬元)，結(jié)構(gòu)簡單，因此維修方便。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低、精度高的優(yōu)點，能在線對NO2氣體的濃度進行監(jiān)測。
本發(fā)明還提供了應(yīng)用于二氧化氮氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法。它由以下步驟組成一、光譜提取步驟使二氧化氮氣體流入氣體通道，同時使發(fā)光二極管發(fā)出的光依次通過一號凸透鏡、氣體通道和二號凸透鏡輸入到攝譜儀的光檢測輸入端，攝譜儀提取出光譜；二、NO2氣體濃度計算步驟通過計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)接收單元接收攝譜儀提取出的光譜；然后通過計算機內(nèi)的取值單元在光譜中與波長Anm相鄰近處取波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)，所述波長A的值為420～460數(shù)值區(qū)間內(nèi)的任意一個數(shù)值；接著通過計算機內(nèi)的計算單元把波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)帶入N＝-Ln[I(λ1)÷I(λ2)]÷{[σ(λ1)-σ(λ2)]×L}公式中計算出NO2氣體濃度，公式中的σ(λ1)為NO2在波長λ1處的吸收截面值，σ(λ2)為NO2在波長λ2處的吸收截面值，L為光在氣體通道中行進的路程，N是氣體通道3中NO2氣體的平均濃度，。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是攝譜儀5得到的光譜示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1和圖2具體說明本實施方式，本實施方式由發(fā)光二極管1、一號凸透鏡2、氣體通道3、二號凸透鏡4、攝譜儀5、計算機6組成；一號凸透鏡2、氣體通道3和二號凸透鏡4位于發(fā)光二極管1和攝譜儀5之間并使發(fā)光二極管1發(fā)出的光依次通過一號凸透鏡2、氣體通道3和二號凸透鏡4輸入到攝譜儀5的光檢測輸入端，攝譜儀5的數(shù)據(jù)輸出端連接計算機6的數(shù)據(jù)輸入端；計算機6由從攝譜儀5得到被測氣體光譜的數(shù)據(jù)接收單元6-1、能在光譜中與波長Anm相鄰近處取波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)的取值單元6-2和把波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)帶入N＝-Ln[I(λ1)÷I(λ2)]÷{[σ(λ1)-σ(λ2)]×L}公式中計算出NO2氣體濃度的計算單元6-3組成，公式中的σ(λ1)為NO2在波長λ1處的吸收截面值，σ(λ2)為NO2在波長λ2處的吸收截面值，分別是NO2在波長λ1和λ2處的物理常量。L為光在氣體通道3中行進的路程，N是氣體通道3中NO2氣體的平均濃度，所述波長A的值為420～460數(shù)值區(qū)間內(nèi)的任意一個數(shù)值。所述波長A的最佳取值為440nm。發(fā)光二極管1選用的是發(fā)光二級管，一號凸透鏡2、二號凸透鏡4都選用石英透鏡，攝譜儀5選用美國oceanoptics公司HR2000型號的產(chǎn)品，具體實施方式
二結(jié)合圖1和圖2具體說明本實施方式，本實施方式由以下步驟組成一、光譜提取步驟使二氧化氮氣體流入氣體通道3，同時使發(fā)光二極管1發(fā)出的光依次通過一號凸透鏡2、氣體通道3和二號凸透鏡4輸入到攝譜儀5的光檢測輸入端，攝譜儀5提取出光譜；二、NO2氣體濃度計算步驟通過計算機6內(nèi)的數(shù)據(jù)接收單元6-1接收攝譜儀5提取出的光譜；然后通過計算機6內(nèi)的取值單元6-2在光譜中與波長Anm相鄰近處取波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)，所述波長A的值為420～460數(shù)值區(qū)間內(nèi)的任意一個數(shù)值；接著通過計算機6內(nèi)的計算單元6-3把波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)帶入N＝-Ln[I(λ1)÷I(λ2)]÷{[σ(λ1)-σ(λ2)]×L}公式中計算出NO2氣體濃度，公式中的σ(λ1)為NO2在波長λ1處的吸收截面值，σ(λ2)為NO2在波長λ2處的吸收截面值，L為光在氣體通道3中行進的路程，N是氣體通道3中NO2氣體的平均濃度。
權(quán)利要求
1.二氧化氮氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，它包含氣體通道(3)，其特征在于它還包含發(fā)光二極管(1)、一號凸透鏡(2)、二號凸透鏡(4)、攝譜儀(5)、計算機(6)；一號凸透鏡(2)、氣體通道(3)和二號凸透鏡(4)位于發(fā)光二極管(1)和攝譜儀(5)之間并使發(fā)光二極管(1)發(fā)出的光依次通過一號凸透鏡(2)、氣體通道(3)和二號凸透鏡(4)輸入到攝譜儀(5)的光檢測輸入端，攝譜儀(5)的數(shù)據(jù)輸出端連接計算機(6)的數(shù)據(jù)輸入端；計算機(6)由從攝譜儀(5)得到被測氣體光譜的數(shù)據(jù)接收單元(6-1)、能在光譜中與波長Anm相鄰近處取波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)的取值單元(6-2)和把波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)帶入N＝-Ln[I(λ1)÷I(λ2)]÷{[σ(λ1)-σ(λ2)]×L}公式中計算出NO2氣體濃度的計算單元(6-3)組成，公式中的σ(λ1)為NO2在波長λ1處的吸收截面值，σ(λ2)為NO2在波長λ2處的吸收截面值，L為光在氣體通道(3)中行進的路程，N是氣體通道(3)中NO2氣體的平均濃度，所述波長A的值為420～460數(shù)值區(qū)間內(nèi)的任意一個數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化氮氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述波長A的取值為440nm。
3.應(yīng)用于二氧化氮氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于它由以下步驟組成一、光譜提取步驟使二氧化氮氣體流入氣體通道(3)，同時使發(fā)光二極管(1)發(fā)出的光依次通過一號凸透鏡(2)、氣體通道(3)和二號凸透鏡(4)輸入到攝譜儀(5)的光檢測輸入端，攝譜儀(5)提取出光譜；二、NO2氣體濃度計算步驟通過計算機(6)內(nèi)的數(shù)據(jù)接收單元(6-1)接收攝譜儀(5)提取出的光譜；然后通過計算機(6)內(nèi)的取值單元(6-2)在光譜中與波長Anm相鄰近處取波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)，所述波長A的值為420～460數(shù)值區(qū)間內(nèi)的任意一個數(shù)值；接著通過計算機(6)內(nèi)的計算單元(6-3)把波的峰值I(λ1)和谷值I(λ2)帶入N＝-Ln[I(λ1)÷I(λ2)]÷{[σ(λ1)-σ(λ2)]×L}公式中計算出NO2氣體濃度，公式中的σ(λ1)為NO2在波長λ1處的吸收截面值，σ(λ2)為NO2在波長λ2處的吸收截面值，L為光在氣體通道(3)中行進的路程，N是氣體通道(3)中NO2氣體的平均濃度。
全文摘要
二氧化氮氣體濃度監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，它克服了現(xiàn)有的在線氣體監(jiān)測裝置價格昂貴、維修費用高的缺陷。系統(tǒng)由發(fā)光二極管1、一號凸透鏡2、氣體通道3、二號凸透鏡4、攝譜儀5、計算機6組成；1發(fā)出的光依次通過2、3和4輸入到5的光檢測輸入端，6由從5得到被測氣體光譜的數(shù)據(jù)接收單元、能在光譜中與波長Anm相鄰近處取波的峰值I(λ
文檔編號G01N21/31GK1766569SQ20051001050
公開日2006年5月3日 申請日期2005年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月2日
發(fā)明者徐峰, 張治國 申請人:哈爾濱工業(yè)大學