CN102095699A - 多组分气体分析仪及气体分析检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体分析设备，公开了一种多组分气体分析仪，包括内壁抛光的气室，其中气室二端的侧壁分别设置进气口和排气口，该气室的二端为红外线透过率高的材料，气室一端外设置有一光源，气室的另一端设置有一适好能接收到光源经气室射来光线的红外线探测器，所述红外线探测器为含有不同波段的远红外滤光片的多窗口红外线探测器或气室和红外线探测器之间设置有更换不同波段远红外滤光片的更换装置，所述光源和红外线探测器电连接有控制主板。本发明还公开了一种气体分析检测系统。本发明具有能检测多种气体、结构简单、灵敏度高、运行成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体分析设备，尤其是涉及一种能同时分析多种气体，监测效率高的多组分气体分析仪及其气体分析检测系统。
背景技术
随着经济的发展，我国环境污染日益严重，主要污染物排放量远超过环境容量，目前国家公布的废气重点监控企业有3715家。其中气态污染物的是环境监测的重要部分。我国的大气污染以二氧化硫和氮氧化物为主，与一氧化碳、碳氢化合物和颗粒物被称为大气五大污染物。大气污染源监控是大气污染控制与治理的管理手段。市场上现有的烟气分析仪多数为光电探测器，因其需要和采样管一起工作在烟道附近，环境温度高达70-80摄氏度，长期工作致使其工作不稳定，又容易老化损坏；现有的烟气分析仪大多不能同时分析多种气体，监测效率不高。
发明内容
针对以上提出的问题，本发明目的在于提供一种能同时或分时分析多种气体，监测效率高的多组分气体分析仪。
本发明通过以下技术措施实现的，一种多组分气体分析仪，包括内壁抛光的气室，其中气室二端的侧壁分别设置进气口和排气口，该气室的二端为红外线透过率高的材料，气室一端外设置有一光源，气室的另一端设置有一适好能接收到光源经气室射来光线的红外线探测器，所述红外线探测器为含有不同波段的远红外滤光片的多窗口红外线探测器或气室和红外线探测器之间设置有更换不同波段远红外滤光片的更换装置，所述光源和红外线探测器电连接有控制主板。
作为一种优选方式，所述远红外滤光片更换装置上设置有在动力装置驱动或人手更换间隔在气室和红外线探测器之间不同波段的远红外滤光片，所述控制主板或还电连接有动力装置。
所述光源优选脉冲辐射型镍铬丝光源。
作为一种优选方式，所述气室为铝合金抛光后内壁镀金的气室。其反射系统高，化学性稳定，不会被氧化。
具体的，所述气室二端都密封粘贴有红外线透过率高的氟化钙光学玻璃。
具体的，所述气室的直径为20mm，长度为240mm。气室的直径对测量也会造成影响，太粗会使测量滞后，太细则降低仪器灵敏度。
作为一种优选方式，所述红外线探测器为热释电探测器。其具有响应时间快，灵敏度高，有很宽的光谱响应，受环境温度影响小，阻抗高等优点。
所述远红外滤光片为窄带滤光片，滤光片的基底优选ZnSe、Si或Ge玻璃，在10.6μm处每25mm的透过变形度小于0.1λ，滤光片镀有增透膜。滤光片可以使较窄的一段光谱透过，其透过波长与镀层材料的折射率、厚度及层数有关。
作为一种优选方式，所述气室内设置有电连接在控制主板上的气室加热装置和气室温度传感器。
作为一种优选方式，所述红外线探测器旁设置有电连接在控制主板上的红外线探测器加热装置和红外线探测器温度传感器。
本发明还公开了一种结合上述多组分气体分析仪的气体分析检测系统，包括多组分气体分析仪，管接多组分气体分析仪进气口的采样流量计，采样流量计通过第一换向阀分别管接标准气瓶和过滤器的出口，过滤器的入口通过管接采样泵，采样泵的入口通过第二换向阀分别管接空气和烟气采样器，该烟气采样器与所需检测的环境气连通。
本发明的光学组件的测量原理如下：光学组件是基于非分散红外吸收(NDIR)原理探测气体浓度的。由于分子振动，气体分子在红外波段有特征吸收光谱，气体对红外光线的吸收的多少取决于待测气体的浓度。在红外探测器前加对应的滤光片，使探测器得到只与气体吸收波段对的信号值。放置不同的滤光片，便可以同时测量多组气体。光学组件使用的探测器是热导探测器，由于热导探测器仅对脉冲信号有响应，因此红外光源必须调制成脉冲光，所以使用脉冲红外光源，而不需要外加机械转运的调制斩光片。除了对应待测气体的探测器外，组件还有一个参考探测器，待测气体在该波段没有红外吸收。
本发明由于采用铝合金抛光后内壁镀金的气室，具有很强的耐腐蚀性，在内表面经过镜面抛光处理或再在其内壁上镀金，具有极其高的耐腐蚀性能，且具有非常良好的光学性能。另外，由于端部使用活动的端盖，在生产中可使透光端盖和样气容器的加工清洁分开进行，使其方便加工；而在使用中，一旦样气容器通道被污染，如粘附了灰尘或其它影响光学性能的物质，则可打开两端的端盖，进行清洗维护，具有良好的维护性；或万一端盖镜片意外破裂，则只需更换端盖；或样气容器内部受到严重腐蚀，则只需更换样气容器，而端盖及其上面的镜片可继续使用，很好地降低了维护成本。
本发明与现有技术相比具有能检测多种气体、结构简单、灵敏度高(采用热释探测器)、运行成本低的特点。
附图说明
图1为本发明实施例1气体分析仪的结构示意图；
图2为本发明实施例1四窗口的热释电探测器的结构示意图；
图3为本发明实施例2气体分析仪的结构示意图；
图4为本发明气体分析检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1、图2，一种能同时检测多种气体的多组分气体分析仪，包括铝合金抛光后内壁镀金直径为20mm、长度为240mm的U型气室102，气室102的U型底设置有一相互对称的表面粗糙度12.5微米的黄铜镀金反射镜101，其中气室102下方二端的侧壁分别设置进气口110和排气口103，该气室102的二端密封粘贴有红外线透过率高的氟化钙光学玻璃，气室102一端外设置有一脉冲辐射型镍铬丝光源113，气室102的另一端设置有一适好能接收到光源113经反射镜101透过气室102射来光线的四窗口的热释电探测器107，四窗口的热释电探测器107设置有四个不同波段的远红外滤光片窗口115，光源113、热释电探测器107和步进电机106电连接有控制主板114，气室102内设置有电连接在控制主板114上的气室加热装置109和气室温度传感器108，热释电探测器107旁设置有电连接在控制主板114上的热释电探测器加热装置111和热释电探测器温度传感器112。四个不同波段的远红外滤光片窗口115可以使较窄不同的四段光谱透过，其透过波长与镀层材料的折射率、厚度及层数有关，热释电探测器107内有四个与远红外滤光片窗口115相对应的红外传感头，该热释电探测器107能同时将四个红外传感头感应的信号传送给控制主板114，并由控制主板114计算出样气中不同的气体的含量。
实施例2
如图3，一种能分时检测多种气体的多组分气体分析仪，包括铝合金抛光后内壁镀金直径为20mm、长度为240mm的U型气室102，气室102的U型底设置有一相互对称的表面粗糙度12.5微米的黄铜镀金反射镜101，其中气室102下方二端的侧壁分别设置进气口110和排气口103，该气室102的二端密封粘贴有红外线透过率高的氟化钙光学玻璃，气室102一端外设置有一脉冲辐射型镍铬丝光源113，气室102的另一端设置有一适好能接收到光源113经反射镜101透过气室102射来光线的热释电探测器107，气室102和红外线探测器107之间设置有远红外滤光片更换装置105，该远红外滤光片更换装置105上设置有在步进电机106驱动下间隔在气室102和热释电探测器107之间不同的远红外窄带滤光片104，光源113、热释电探测器107和步进电机106电连接有控制主板114，气室102内设置有电连接在控制主板114上的气室加热装置109和气室温度传感器108，热释电探测器107旁设置有电连接在控制主板114上的热释电探测器加热装置111和热释电探测器温度传感器112。滤光片104的基底优选ZnSe、Si或Ge玻璃，在10.6μm处每25mm的透过变形度小于0.1λ，滤光片104镀有增透膜。滤光片104可以使较窄的一段光谱透过，其透过波长与镀层材料的折射率、厚度及层数有关。
一种结合实施例1或实施例2的多组分气体分析仪的气体分析检测系统，如图4，包括多组分气体分析仪1，管接多组分气体分析仪1进气口的采样流量计19，采样流量计19通过第一换向阀16分别管接三个标准气瓶21和一过滤器15的出口，过滤器15的入口通过采样冷凝器17和采样水气分离器12管接采样泵11，采样冷凝器17上设置有采样温控器14，采样泵11的入口通过第二换向阀10分别管接空气和烟气采样器4，该第二换向阀10和烟气采样器4之间还依次管接有烟气流量计13、烟气冷凝器9和烟气水气分离器7，烟气冷凝器9上设置有烟气温控器8，烟气采样器4出口设置有烟气加热器5和加热温控器6，烟气采样器4与所需检测的环境气连通，烟气采样器4还管接有对烟气采样器4进行清洁的反吹泵3和过滤器2，采样冷凝器17、采样水气分离器12、烟气冷凝器9和烟气水气分离器7的液体由排水器18收集排出。
气体分析检测系统的检测方法：
1、零点校正时：第一换向阀16接通过滤器15的出口，第二换向阀10接通空气入口，空气经过采样泵11、采样水气分离器12、采样冷凝器17、过滤器15、第一换向阀16、采样流量计19，进入气体分析仪1，为分析仪1进行零点校正提供干净的空气；
2、量程校正时：关闭第二换向阀10，第一换向阀16接通标准气瓶21，标准气体经压力调节阀20、第一换向阀16、采样流量计19后进入气体分析仪1，为分析仪1进行量程校正提供标准量程气体；
3、烟气测量时：第一换向阀16接通过滤器15的出口，第二换向阀10接通烟气采样器4，烟气在采样泵11负压的作用下，经烟气加热器5保持高温，以免在烟气输送过程中冷凝而引起浓度变化；经烟气水气分离器7、烟气冷凝器9除去水分；经烟气流量控制器13调节流量；经过滤器15除尘后进入气体分析仪1。为分析仪1进行烟气测量提供干燥、流量稳定烟气。
以上是对本发明多组分气体分析仪和相应的气体分析检测系统进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多组分气体分析仪，其特征在于：包括内壁抛光的气室，其中气室二端的侧壁分别设置进气口和排气口，该气室的二端为红外线透过率高的材料，气室一端外设置有一光源，气室的另一端设置有一适好能接收到光源经气室射来光线的红外线探测器，所述红外线探测器为含有不同波段的远红外滤光片的多窗口红外线探测器或气室和红外线探测器之间设置有更换不同波段远红外滤光片的更换装置，所述光源和红外线探测器电连接有控制主板。
2.根据权利要求1所述的多组分气体分析仪，其特征在于：所述远红外滤光片更换装置上设置有在动力装置驱动或人手更换间隔在气室和红外线探测器之间不同波段的远红外滤光片，所述控制主板或还电连接有动力装置。
3.根据权利要求1所述的多组分气体分析仪，其特征在于：所述光源为脉冲辐射型镍铬丝光源。
4.根据权利要求1所述的多组分气体分析仪，其特征在于：所述气室为铝合金抛光后内壁镀金的气室。
5.根据权利要求1所述的多组分气体分析仪，其特征在于：所述气室二端都密封粘贴有红外线透过率高的氟化钙光学玻璃。
6.根据权利要求1所述的多组分气体分析仪，其特征在于：所述气室的直径为20mm，长度为240mm。
7.根据权利要求1所述的多组分气体分析仪，其特征在于：所述红外线探测器为热释电探测器。
8.根据权利要求1所述的多组分气体分析仪，其特征在于：所述气室内设置有电连接在控制主板上的气室加热装置和气室温度传感器。
9.根据权利要求1所述的多组分气体分析仪，其特征在于：所述红外线探测器旁设置有电连接在控制主板上的红外线探测器加热装置和红外线探测器温度传感器。
10.结合权利要求1所述的多组分气体分析仪的气体分析检测系统，其特征在于：包括多组分气体分析仪，管接多组分气体分析仪进气口的采样流量计，采样流量计通过第一换向阀分别管接标准气瓶和过滤器的出口，过滤器的入口通过管接采样泵，采样泵的入口通过第二换向阀分别管接空气和烟气采样器，该烟气采样器与所需检测的环境气连通。
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