CN101726468B - NOx分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NOx分析仪，包括红外光源、斩波器、检测室、滤光片和光电传感器，红外光源和斩波器之间设置有分离器，斩波器与滤光片之间设置有与检测室平行的密封的参比室，分离器能将红外光源发出的红外光等量分为两束分别穿过检测室和参比室的光束，在检测室和参比室的光路出口分别设置有滤光片，参比室经滤光片的光路出口处设置有密封的光耦合器，光耦合器的光路出口通向光电传感器，光电传感器电连接有能对光电传感器传输来的电信号进行信号放大和信号处理的处理器，本发明具有能有效克服水分子对测量的影响、无明显零点漂移、气体检测室具较强耐腐蚀性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测中的气体分析仪器，尤其是涉及一种在污染性空气中检测氮的氧化物(NOx)含量的NOx分析仪。
背景技术
目前在固定污染源连续排放监测系统(CEMS)中，NOx分析仪是对CEMS所抽取的样气中的NOx含量进行检测的装置。NOx分析仪主要是通过NOx对红外光有选择性吸收性的特性来测定采样气体中的NOx含量。通过将光信号变为压力信号再变为电信号再经信号处理与放大，经微处理器运算处理，最终在前端面板的LCD上实时显示NOx浓度。
目前红外吸收法的NOx分析仪是通过发出特定波长的红外光，由于NOx对红外光有选择性吸收，使到达接收器的红外光的强度会随混合气体浓度的变化而相应的变化，通过检测此光能差并经信号处理后即可得出NOx的浓度。此方法测量精度较高，但存在以下问题：1、受气态水分子的干扰较大，当混合气体中的水分子含量过大时会直接影响测量值；2、零点漂移周期较短，校准气体消耗量较大；3、要对混合气体进行脱水除尘预处理。
发明内容
针对以上市场上NOx分析仪存在的受气态水分子干扰、零点漂移和检测室不耐腐蚀等不足，本发明目的在于提供一种能够有效克服水分子对测量的影响、无明显零点漂移、气体检测室具较强耐腐蚀性的红外吸收法的NOx分析仪。
本发明是通过以下技术措施实现，一种NOx分析仪，包括红外光源、斩波器、检测室、滤光片和光电传感器，红外光源和斩波器之间设置有分离器，斩波器与滤光片之间设置有与检测室平行的密封的参比室，分离器能将红外光源发出的红外光等量分为两束分别穿过检测室和参比室的光束，在检测室和参比室的光路出口分别设置有滤光片，参比室经滤光片的光路出口处设置有密封的光耦合器，光耦合器的光路出口通向光电传感器，光电传感器电连接有能对光电传感器传输来的电信号进行信号放大和信号处理的处理器，其中：参比室内密封有不会被红外光吸收的体积百份比为90％的氮气与10％的氦气；光耦合器内密封体积百份比2％的水蒸气、75％的氮气与23％的氦气；检测室为内壁镀金抛光的合金圆筒，从而使其耐腐蚀性得到了很大的提高；处理器包括高精密、低飘移的模拟放大电路和窄带滤波电路。
为避免光线在经过分离器、参比室和光耦合器时被吸收和发生漫反射，因此对分离器、参比室和光耦合器的内壁都进行抛光处理。
工作时，首先CEMS预处理系统中带有的NO2-NO转化器将样气中所有NO2转为NO，并由制冷脱水装置确保进入本发明的样气的气态水分子体积≤2％，且本发明在出厂前要经过N2与H2O补偿，即将N2与空气分别通入本发明的检测室，并将数据记录在本发明的处理器内作为补偿算法的补偿数据使用；再将处理过的样气充入检测室后，红外光经过检测室时会被NO气体与气态水分子吸收，NO与H2O其特征光谱有重叠部份，当红外光到达检测室时会形成由NO波段与NO+H2O交叉波段造成的光能衰减经滤光片后到达传感器，而红外光经参比室后仍然是100％的特定波段红外光能，再经耦合器后会形成只有NO+H2O交叉波段造成的光能衰减同样经滤光片后到达传感器，经检测室的特定波段红外光与经参比室+光耦合器的特定波段红外光在传感器上会形成由于光能差而造成的压力差，通过检测该压力差得出NO浓度。在传感器上的光能差＝(100％的NO波段光能+NO与H2O交叉吸收波段光能)-(NO波段光能+NO与H2O交叉吸收波段光能)。
由于本发明设置有密封有气态水分子的光耦合器，光耦合器的使用令气态水分子的干扰得到了消除，并且检测室为耐腐蚀性的内壁镀金抛光的合金圆筒，而且后端处理器包括的高精密、低飘移的模拟放大电路和窄带滤波电路能明显减缓本发明的零点漂移现象，因此本发明具有能有效克服水分子对测量的影响、无明显零点漂移、气体检测室具较强耐腐蚀性的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
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。
NOx分析仪，包括红外光源1、能将红外光源1发出的红外光等量分为两束光束分离器2、分离器2后方的斩波器3、斩波器3后方平行的密封的参比室4和检测室7、设置在参比室4和检测室7光路出口的滤光片5和滤光片8、参比室4经滤光片5的光路出口处设置有密封的光耦合器6、以及设置在光耦合器6的光路出口与滤光片8之间光电传感器9，光电传感器9电连接有能对光电传感器9传输来的电信号进行信号放大和信号处理的处理器10，其中：参比室4为两端开口，密封有不会被红外光吸收的体积百份比为90％的氮气与10％的氦气的圆柱体，圆柱体两端以高透光率的镜片封闭；光耦合器6内密封体积百份比2％的水蒸气、75％的氮气与23％的氦气；检测室7为两端开口，内部经抛光工艺处理后镀金再进行抛光处理的不锈钢材质的圆柱体，圆柱体内径为18mm，长220mm，前端以特定波长的滤光片封闭，后端在以高透光率的镜片封闭后与滤光片8和光电传感器9衔接；由于检测室7经过了特殊工艺的处理，其耐腐蚀性得到了很大的提高；光耦合器6的使用令气态水分子的干扰得到了消除，处理器10中设计有高精密、低飘移的前端放大电路和窄带滤波电路能明显减缓本发明的零点漂移现象。
工作时，首先由CEMS预处理系统中带有的NO2-NO转化器将样气中所有NO2转为NO，并由制冷脱水装置确保进入本发明的样气的气态水分子体积≤2％，且本发明在出厂前要经过N2与H2O补偿，即将N2与空气分别通入本发明的检测室，并将数据记录在本发明的处理器10内作为补偿算法的补偿数据使用；再将处理过的样气充入检测室7后，红外光源1经分离器2能发出的红外光等量分为两束经斩波器3调制后分别通入检测室7与参比室4，红外光在检测室7中被样气中的NO气体与气态水分子吸收，NO与H2O其特征光谱有重叠部份，当红外光到达检测室7时会形成由NO波段与NO+H2O交叉波段造成的光能衰减经滤光片8后到达光电传感器9，而参比室4的红外光不会被惰性气体吸收仍然是100％的特定波段红外光能，会形成只有NO+H2O交叉波段造成的光能衰减同样经滤光片5后到达光电传感器9，再经耦合器6后，经检测室7的特定波段红外光与经参比室4加光耦合器6的特定波段红外光在光电传感器9上会形成由于光能差而造成的压力差，通过光电传感器9检测此二者光能差并经处理器10对信号进行处理后即可得出NO浓度。在光电传感器9上的光能差＝(100％的NO波段光能+NO与H2O交叉吸收波段光能)-(NO波段光能+NO与H2O交叉吸收波段光能)。
以上是对本发明NOx分析仪的结构和工作过程进行了阐述，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，如还可在处理器上连接GPRS等无线通讯模块，通过无线网络将检测到的信号发送给中心计算机进行统一存贮和处理。本发明的其它的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 (4)
1.一种NOx分析仪，包括红外光源、斩波器、检测室、滤光片和光电传感器，其特征在于：所述红外光源和斩波器之间设置有分离器，所述斩波器与滤光片之间设置有与检测室平行的密封的参比室，所述分离器能将红外光源发出的红外光等量分为两束分别穿过检测室和参比室的光束，在检测室和参比室的光路出口分别设置有滤光片，检测室经滤光片的光路出口通向光电传感器，参比室经滤光片的光路出口处设置有密封的光耦合器，光耦合器的光路出口通向光电传感器，光电传感器电连接有能对光电传感器传输来的电信号进行信号放大和信号处理的处理器，其中：
所述参比室内密封体积百份比90％的氮气与10％的氦气；
所述光耦合器内密封体积百份比2％的水蒸气、75％的氮气与23％的氦气；
所述检测室为内壁镀金抛光的合金圆筒；
所述处理器包括模拟放大电路和窄带滤波电路。
2.根据权利要求1所述的NOx分析仪，其特征在于：所述分离器的内壁具有抛光层。
3.根据权利要求1所述的NOx分析仪，其特征在于：所述参比室的内壁具有抛光层。
4.根据权利要求3所述的NOx分析仪，其特征在于：所述光耦合器的内壁具有抛光层。
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