專利名稱：多組分紫外在線氣體分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于煙氣、窖氣、工業(yè)煙道的可同時(shí)在線測量CO、NO、NO2、SO2、NH3、O2、O3、CL2和BTX等多組分中的一種或多種可吸收紫外線的氣體的紫外在線氣體分析儀。
背景技術(shù)：
目前，國際國內(nèi)應(yīng)用的氣體分析儀主要采用電化學(xué)與光學(xué)兩種分析技術(shù)。電化學(xué)的分析儀產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，一致性比較差。為了準(zhǔn)確測量，每一次測量前都需要重新標(biāo)定，在使用過程中維護(hù)量比較大，工作成本比較高。而且電化學(xué)分析儀工作壽命有限，不能長期工作在工業(yè)現(xiàn)場。光學(xué)的氣體分析儀主要是抽取采樣式裝置。采樣式氣體分析儀需要有采樣器，采樣管路和分析儀主控單元，成本比較高。采樣器的作用是把粉塵濾掉，所以在長期的運(yùn)行過程中容易堵塞，經(jīng)常需要更換，增加了應(yīng)用成本和維護(hù)費(fèi)用。對于SO2這類溶于水的氣體測量誤差很大，酸性氣體溶于水形成酸，對采樣管道腐蝕很大。而且采樣式系統(tǒng)的響應(yīng)速度很慢，不利于工業(yè)現(xiàn)場中的實(shí)時(shí)控制。
本實(shí)用新型就是為解決上述問題而提出的。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多組分紫外在線氣體分析儀，采用探頭式結(jié)構(gòu)，利用紫外差分吸收光譜技術(shù)來對測得的紫外光譜進(jìn)行分析，能夠在線實(shí)時(shí)的測量電力、環(huán)保、石油、化工、冶金、垃圾焚燒等工業(yè)部門工業(yè)煙道或排放的CO、NO、NO2、SO2、H2O、HF、HCL、CO2等多組分氣體中的一種或多種氣體。
本實(shí)用新型提供的多組分紫外在線氣體分析儀包括光路部分和電路部分，光路部分包括紫外光源組件、直角棱鏡、凸面鏡、凹面鏡、第一光學(xué)窗口、第二光學(xué)窗口、角錐棱鏡、聚光凸透鏡、光纖和光譜計(jì)，所述紫外光源組件包括紫外光源；所述紫外光源發(fā)出的紫外光經(jīng)過所述直角棱鏡反射進(jìn)入到光路系統(tǒng)，經(jīng)凸面鏡、凹面鏡和角錐棱鏡相繼反射后由聚光凸透鏡聚焦，然后通過光纖進(jìn)入光譜計(jì)；所述電路部分由電源、信號轉(zhuǎn)換部分和數(shù)據(jù)處理部分組成；光信號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電壓信號后由信號轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換成數(shù)字量存儲，然后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理部分進(jìn)行分析。
優(yōu)選的是，在光路部分中還包括探頭部分，所述探頭部分位于第一光學(xué)窗口和第二光學(xué)窗口之間，采用孔隙為2μ的燒結(jié)不銹鋼作為外壁。
優(yōu)選的是，所述多組分紫外在線氣體分析儀還包括空氣反吹裝置，用以保持光學(xué)窗口和探頭的清潔。
優(yōu)選的是，所述多組分紫外在線氣體分析儀還包括溫控裝置以保證氣體透射儀內(nèi)的光路和電路的恒定工作溫度。
本實(shí)用新型中采用探頭式結(jié)構(gòu)，采用紫外差分吸收光譜技術(shù)來對測得的紫外光譜進(jìn)行分析，從而解析出被測氣體的濃度。該裝置可以廣泛應(yīng)用于電力、環(huán)保、石油、化工、冶金、垃圾焚燒等工業(yè)部門。其特點(diǎn)如下1、同時(shí)測量多種氣體，不需改動任何硬件，只需添加軟件的組件就可完成；2、光路設(shè)計(jì)獨(dú)特，可適應(yīng)各種工業(yè)現(xiàn)場的需要；3、探頭式結(jié)構(gòu)消除了高粉塵濃度的影響，保證了測量環(huán)境的溫度，使測量更為準(zhǔn)確，重復(fù)精度更高；4、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，響應(yīng)迅速，響應(yīng)時(shí)間小于10毫秒；5、沒有可移動部件，測量更準(zhǔn)確；6、交叉干擾可以由紫外差分軟件消除掉；7、量程范圍大，可測量由ppm至百分比濃度，測量精度高，可達(dá)1ppm；8、無零點(diǎn)漂移問題；9、無采樣系統(tǒng)，維護(hù)量低；10、適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的需要，可連續(xù)24小時(shí)運(yùn)行；11、開放性好，與其它系統(tǒng)組網(wǎng)方便。


圖1為本實(shí)用新型多組分紫外在線氣體分析儀的系統(tǒng)框圖；圖2為本實(shí)用新型多組分紫外在線氣體分析儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
圖中1紫外光源；2紫外光源組件；3直角棱鏡；4凸面鏡；5凹面鏡；6角錐棱鏡；7煙道；8第一光學(xué)窗口；9第二光學(xué)窗口；10電源開關(guān)；11聚光凸透鏡；12光纖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
結(jié)合圖1和圖2，紫外光源組件2中的紫外光源1發(fā)出的紫外線，直接打到直角棱鏡3上，然后光束反射到凸面鏡4上，經(jīng)過凸面鏡4的反射，光束到達(dá)凹面鏡5上，由凹面鏡5反射后的光束經(jīng)過第二光學(xué)窗口9進(jìn)入到探頭。探頭通過法蘭固定在煙道7上。探頭采用燒結(jié)不銹鋼作為外壁。燒結(jié)不銹鋼的孔隙為2μ，氣體分子可以透過去，但是粉塵的微粒無法透過去，即探頭內(nèi)第一光學(xué)窗口8和第二光學(xué)窗口9之間的氣體濃度和煙道氣濃度相同。紫外光束通過探頭內(nèi)的煙道氣和第一光學(xué)窗口8到角錐棱鏡6并被反射回來，再經(jīng)第一光學(xué)窗口8進(jìn)入探頭，被探頭內(nèi)的煙道氣吸收后，經(jīng)第二光學(xué)窗口9反射到凹面鏡5上。經(jīng)凹面鏡5反射后到達(dá)凸面鏡4，然后反射到直角棱鏡3后，經(jīng)直角棱鏡3反射出來。
直角棱鏡反射后的紫外光束經(jīng)聚光凸透鏡11聚光和增強(qiáng)光強(qiáng)，然后進(jìn)入到光纖。光纖將紫外光導(dǎo)入到光譜計(jì)(圖中未示出)進(jìn)行后續(xù)處理。
光譜計(jì)的最前端是一個(gè)11位的光柵，把紫外光源發(fā)出的紫外光譜分為2048份。光柵的后面是一個(gè)線陣的CCD，把2048份紫外光譜的每一位都轉(zhuǎn)化成電壓信號，再把電壓信號通過一個(gè)12位的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這樣就把整個(gè)紫外光譜形成了2048個(gè)4096位的測量光譜。光譜計(jì)會把紫外光譜文件存成一個(gè)二進(jìn)制的文件，通過光譜計(jì)的USB口傳輸?shù)綒怏w透射儀中的嵌入式計(jì)算機(jī)中進(jìn)行解釋。
存儲于光譜計(jì)中的光譜文件通過光譜計(jì)的USB口傳輸?shù)綒怏w透射儀中的嵌入式計(jì)算機(jī)中進(jìn)行解釋。嵌入式計(jì)算機(jī)通過對光譜文件的解釋，計(jì)算，會算出被測氣體的濃度，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的4-20mA的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。在本實(shí)施例中，前述光譜分析軟件運(yùn)行于WindowsXP平臺下。
為了保證系統(tǒng)的運(yùn)行，系統(tǒng)還有一些附加的組件(圖中未示出)。氣體透射儀和光譜計(jì)需要在恒溫的情況下運(yùn)行，所以我們設(shè)置了溫控器(圖中未示出)控制氣體透射儀的溫度在20±1℃。為了保證光學(xué)窗口和探頭表面的清潔，還設(shè)計(jì)了空氣反吹裝置?？刂平泳€箱用于完成探頭和控制接線箱的溫度控制及探頭的反吹功能。
本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上采用探頭式結(jié)構(gòu)。探頭采用燒結(jié)不銹鋼作為外壁，燒結(jié)不銹鋼的孔隙為2μ，氣體分子可以透過去，但是粉塵的微粒無法透過去，這就避免了在測量過程中粉塵的影響。
權(quán)利要求1.一種多組分紫外在線氣體分析儀，其特征在于該多組分紫外在線氣體分析儀包括光路部分和電路部分；所述光路部分包括紫外光源組件(2)、直角棱鏡(3)、凸面鏡(4)、凹面鏡(5)、第一光學(xué)窗口(8)、第二光學(xué)窗口(9)、角錐棱鏡(6)、聚光凸透鏡(11)、光纖(12)和光譜計(jì)，所述紫外光源組件(2)包括紫外光源(1)；所述紫外光源(1)發(fā)出的紫外光經(jīng)過所述直角棱鏡(3)反射進(jìn)入到光路系統(tǒng)，經(jīng)凸面鏡(4)、凹面鏡(5)和角錐棱鏡(6)相繼反射后由聚光凸透鏡(11)聚焦，然后通過光纖進(jìn)入光譜計(jì)；所述電路部分由電源、信號轉(zhuǎn)換部分和數(shù)據(jù)處理部分組成；光信號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電壓信號后由信號轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換成數(shù)字量存儲，然后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理部分進(jìn)行分析。
2.如權(quán)利要求1所述的多組分紫外在線氣體分析儀，其特征在于在光路部分中還包括探頭部分，所述探頭部分位于第一光學(xué)窗口(8)和第二光學(xué)窗口(9)之間，采用孔隙為2μ的燒結(jié)不銹鋼作為外壁。
3.如權(quán)利要求1所述的多組分紫外在線氣體分析儀，其特征在于所述多組分紫外在線氣體分析儀還包括空氣反吹裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的多組分紫外在線氣體分析儀，其特征在于所述多組分紫外在線氣體分析儀還包括溫控裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種在線檢測氣體濃度的紫外氣體分析儀。其結(jié)構(gòu)包括光路部分和電路部分；光路部分包括紫外光源組件、直角棱鏡、凸面鏡、凹面鏡、兩個(gè)光學(xué)窗口、角錐棱鏡、聚光凸透鏡、光纖和光譜計(jì)，紫外光源組件包括紫外光源；電路部分由電源、信號轉(zhuǎn)換部分和數(shù)據(jù)處理部分組成；光信號經(jīng)過一系列反射處理后轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電壓信號后由信號轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換成數(shù)字量存儲，然后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理部分進(jìn)行分析。本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上采用探頭式結(jié)構(gòu)，防止了高的粉塵濃度對測量環(huán)境的影響，而且探頭采用伴熱帶控制探頭的溫度，保證了測量時(shí)的穩(wěn)定性和重復(fù)精度。
文檔編號G01N21/01GK2879175SQ20052011566
公開日2007年3月14日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者王沖, 劉洪國, 宋晶, 黃冠亞 申請人:德菲電氣(北京)有限公司