CN102288557B - 流体的光学分析设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流体的光学分析设备，所述分析设备包括：光源，所述光源用于发出测量光，探测器，所述探测器用于将接收到的所述测量光与第一测量区域和第二测量区域内流体作用后的光信号转换为电信号，并传送到分析单元；所述管道内的流体通过所述第一测量区域；流体置换装置，所述流体置换装置具有流体通道，所述流体通道用于将所述管道内第一测量区域上游的流体传输到所述第二测量区域并置换；分析单元，所述分析单元用于处理接收到的所述电信号而分析所述管道内的流体。本发明具有分析精度高、成本低等优点。

Description

流体的光学分析设备及方法

技术领域

本发明涉及流体分析，特别涉及流体的光学分析设备及方法。

背景技术

在冶金、化工、水泥、发电、水质监测等领域中，广泛使用在位式测量装置分析过程管道内的流体，测得的流体参数对优化生产工艺、提高生产效率、节约能源气、减少污染物排放等都有重要意义。

如图1所示，一种常用的在位式气体测量装置，光发射单元14和光接收单元15设置在过程管道10的两侧，同时通过窗口片16、17隔离待测气体11；其中，光源2设置在光发射单元14内，探测器20设置在光接收单元15内。光源2发出的测量光束19被待测气体11吸收，通过分析单元30分析测量光束19的透过率，从而得到待测气体11的浓度等参数。

当所述测量装置所处环境内包含有待测气体11成分时，这些成分的气体会进入所述光发射单元14和光接收单元15内，吸收了部分测量光束19，从而影响了测量精度。如，在测量管道10内的氧气时，空气中的氧气成分会进入光发射单元14和光接收单元15中；在测量管道10内的一氧化碳时，外界环境中的一氧化碳成分也会进入所述光发射单元14和光接收单元15中。

另外，当待测气体11中的颗粒物较多时，颗粒物会粘附在所述窗口片16、17上，大大降低了测量光束19的透过率，甚至会使透光率为零，严重影响了测量精度，甚至使测量无法进行。

为了排除上述不利影响，该测量装置还配置了吹扫单元21，往所述光发射单元14和光接收单元15内充入吹扫气体22。或者向所述窗口片16、17邻近待测气体11的一侧充入吹扫气体22，从而使待测气体11中的颗粒物无法污染所述窗口片16、17，上述措施大大提高了测量精度，也提高了测量的可持续性。

通常使用的吹扫气体22的纯度较高，但往往还会含有微量的待测气体11成分，而这些待测气体11成分的存在降低了测量精度，尤其是在待测气体11浓度低的情况下。

为了解决上述技术问题，通常做法是：在光发射单元内(内部本来就通有吹扫气体，或者本来没有通吹扫气体，但为了扣除窗口片一侧吹扫气体中的待测气体成分，才将吹扫气体通到光发射单元内，用来测量吹扫气体中的待测气体成分)设置待测气体传感器，测得吹扫气体中待测气体成分的浓度，通过扣除吹扫气体(包括光发射单元内、或光接收单元内、或窗口片临近待测气体一侧的吹扫气体)中待测气体成分对光的吸收，进而得到待测气体的浓度等参数。

这种方法的不足之处主要为：

1、测量准确度差，通入的吹扫气体影响了测量光程。吹扫气体的压力通常固定，当管道内气流的压力变大时，测量光程变小，测量值偏小；管道内气流的压力变小时，测量光程变大，测量值偏大。

2、成本高，吹扫单元提供的吹扫气(如高纯氮气)耗费高，每年的费用超过2万元。还需要配备制氮机、气体传感器等部件

3、所述气体传感器的测量精度低，而且受气体压力、温度的影响较大。

4、受制于测量原理，气体传感器的响应时间长，不能实时测量。

5、稳定性差，所述气体传感器的性能随使用时间的增加而下降较快。

6、气体传感器寿命短，不断更换的传感器也提高了测量成本。

7、结构复杂，需要配备制氮机、气体传感器等部件。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供一种分析精度高、成本低的流体的光学分析设备及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种流体的光学分析设备，所述分析设备包括：

光源，所述光源用于发出测量光；

探测器，所述探测器用于将接收到的所述测量光与第一测量区域和第二测量区域内流体作用后的光信号转换为电信号，并传送到分析单元；所述管道内的流体通过所述第一测量区域；

流体置换装置，所述流体置换装置具有流体通道，所述流体通道用于将所述管道内的流体传输到所述第二测量区域并置换；

分析单元，所述分析单元用于处理接收到的所述电信号而分析所述管道内的流体。

根据上述的光学分析设备，所述流体通道用于将所述管道内第一测量区域上游的流体传输到所述第二测量区域；

根据上述的光学分析设备，所述第二测量区域是所述第一测量区域分别和光源、探测器之间的区域。

根据上述的光学分析设备，在第一测量区域和所述光源、所述探测器之间分别设置隔离用的窗口片，所述第二测量区域是所述窗口片与所述第一测量区域之间的区域。

根据上述的光学分析设备，所述流体通道满足：所述第一测量区域上游的流体通过所述流体通道到达所述第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间。

根据上述的光学分析设备，所述第一测量区域与第二测量区域间连通或不连通。

根据上述的光学分析设备，所述流体是气体或液体。

根据上述的光学分析设备，所述作用是测量光被所述第一测量区域和第二测量区域内的流体吸收或散射。

根据上述的光学分析设备，优选地，所述流体通道的进口迎着所述管道内流体的流向，所述第二测量区域的出口背对所述管道内流体的流向。

根据上述的光学分析设备，可选地，所述流体置换装置进一步包括：

抽取模块，所述抽取模块设置在所述流体通道上。

根据上述的光学分析设备，可选地，所述流体置换装置进一步包括：

过滤模块，所述过滤模块设置在所述流体通道上。

根据上述的光学分析设备，可选地，所述流体置换装置进一步包括：

伴热模块，所述伴热模块设置在所述流体通道上。

本发明的目的还通过以下技术方案得以实现：

一种流体的光学分析方法，所述光学分析方法包括以下步骤：

(A1)光源发出测量光，所述测量光穿过第一测量区域和第二测量区域内的流体，并与流体发生作用；管道内的流体通过所述第一测量区域；

流体置换装置将所述管道内的流体传输到所述第二测量区域并置换；

(A2)探测器将接收到的所述测量光与流体作用后的光信号转换为电信号，并传送到分析单元；

(A3)所述分析单元处理接收到的所述电信号，从而分析所述管道内的流体。

根据上述的光学分析方法，流体置换装置将所述管道内第一测量区域上游的流体传输到所述第二测量区域。

根据上述的光学分析方法，所述第二测量区域是所述第一测量区域分别和光源、探测器之间的区域。

根据上述的光学分析方法，在第一测量区域和所述光源、所述探测器之间分别设置隔离用的窗口片，所述第二测量区域是所述窗口片与所述第一测量区域之间的区域。

根据上述的光学分析方法，所述第一测量区域与第二测量区域间连通或不连通。

根据上述的光学分析方法，优选地，所述第一测量区域上游的流体通过所述流体置换装置到达所述第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间。

根据上述的光学分析方法，所述作用是测量光被所述第一测量区域和第二测量区域内的流体吸收或散射。

根据上述的光学分析方法，优选地，所述置换装置具有流体通道，所述流体通道的进口迎着所述管道内流体的流向，所述第二测量区域的出口背对所述管道内流体的流向。

根据上述的光学分析方法，所述流体是气体或液体。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、测量准确度高

测量光路上充满待测流体，没有外界流体，测量光程稳定，不会受管道内待测流体压力的影响，准确反映真实测量光程。

2、成本低

无需配备专门的吹扫气体(如氮气)，有效地降低了运行成本。

3、流体分析准确

第二测量区域的流体就是管道内的待测流体，不会对测量构成影响，提高了流体的测量精度。

4、结构简单，无需制氮机、气体传感器等部件。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是现有技术中气体测量装置的基本结构图；

图2是根据本发明实施例1中光学分析设备的基本结构图；

图3是根据本发明实施例1中光学分析方法的流程图；

图4是根据本发明实施例2中光学分析设备的基本结构图；

图5是根据本发明实施例3中光学分析设备的基本结构图；

图6是根据本发明实施例4中光学分析设备的基本结构图；

图7是根据本发明实施例5中光学分析设备的基本结构图；

图8是根据本发明实施例6中光学分析设备的基本结构图。

具体实施方式

图2-8和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图2示意性地给出了本发明实施例的流体的光学分析设备的基本结构图。如图2所示，所述光学分析设备包括：

光源，所述光源用于发出测量光，设置在光接收单元14内；所述光源可采用激光器、氙灯等。

探测器，如光电传感器，设置在光接收单元15内，所述探测器用于将接收到的所述测量光与第一测量区域B1和第二测量区域(包括B21和B22)内的流体(气体或液体)作用后的光信号转换为电信号，并传送到分析单元(未示出)。所述光源和探测器通过机械连接结构(如法兰31、32)安装在管道11的一侧或两侧。所述管道11内的流体(气体或液体)流过所述第一测量区域(现有技术中测量光程所对应的区域)。

可选地，所述作用是所述测量光被第一测量区域和第二测量区域内的流体(气体或液体)吸收或散射。当所述作用是吸收时，所述测量光的波长包括所述流体的吸收光谱谱线对应的波长，进而使得分析单元利用吸收光谱技术分析管道内的流体(气体或液体)。

流体置换装置，所述流体置换装置具有流体通道，所述流体通道用于将所述管道内的流体(气体或液体)传输到所述第二测量区域并不断置换。可采用管道52形成所述流体通道，使得所述光源和探测器之间的处于所述第一测量区域、第二测量区域内的光路上都充满待测流体(气体或液体)。

所述流体通道用于将所述管道内第一测量区域上游或下游(优选上游)的流体(气体或液体)传输到所述第二测量区域。

作为优选，所述管道内的第一测量区域的上游的流体通过所述流体通道到达第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间，使得管道内的待测流体同时充满光源和探测器之间的第一测量区域和第二测量区域内的光路，一方面保证了所述测量光与待测流体的作用的长度(L＝L1+L21+L22)固定不变，不受外界的影响，另一方面提高了测量的准确度，能够真实反映管道内流体的参数。

分析单元，所述分析单元用于处理接收到的所述电信号而分析所述管道11内的流体(气体或液体)，如利用吸收光谱技术分析所述电信号而得到管道内流体的浓度，利用散射技术得到管道内流体中尘的浓度。

图3示意性地给出了本发明实施例的流体的光学分析方法的流程图。如图3所示，所述光学分析方法包括以下步骤：

(A1)光源发出测量光；所述测量光穿过第一测量区域和第二测量区域，并与所述第一测量区域和第二测量区域内的流体发生相互作用，如测量光被吸收或散射；管道内的流体通过所述第一测量区域(现有技术中测量光程所对应的区域)；

可选地，当所述作用是吸收时，所述测量光的波长包括所述流体的吸收光谱谱线对应的波长，进而使得利用吸收光谱技术分析管道内的流体

流体置换装置将所述管道内第一测量区域上游的流体传输到所述第二测量区域并不断置换，使得所述光源和探测器之间的处于所述第一测量区域、第二测量区域内的光路上都充满待测流体；

作为优选，所述管道内的第一测量区域的上游的流体通过所述流体通道到达第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间，使得管道内的待测流体同时充满光源和探测器之间的第一测量区域和第二测量区域内的光路，一方面保证了所述测量光与待测流体的作用的长度(L＝L1+L21+L22)固定不变，不受外界的影响，另一方面提高了测量的准确度，能够真实反映管道内流体的参数。

(A2)探测器将接收到的所述测量光与第一测量区域和第二测量区域内流体作用后的光信号转换为电信号，并传送到分析单元；

(A3)分析单元处理接收到的所述电信号，分析所述测量光受所述第一测量区域和第二测量区域内待测流体的影响程度(如衰减)，从而分析所述管道内的流体，如利用吸收光谱技术分析所述测量光的衰减，从而获知管道内待测流体的浓度等参数。

根据本实施例的益处在于：无需使用外界流体，而只需在管道内第一测量区域的上游取出流体，并传送到第二测量区域，使得光源和探测器之间的处于第一测量区域和第二测量区域内的光路上充满待测流体。降低了运行成本，也提高了测量精度(无需考虑外界对测量光程及测量结果的影响)。

实施例2：

根据本发明实施例1的光学分析设备和方法在钢铁工业中的应用例，具体应用在煤气柜前煤气中O2含量的分析。

图4示意性地给出了所述光学分析设备的基本结构图。如图4所示，所述光学分析设备包括：

所述分析设备中的光源采用激光器，该激光器设置在光发射单元14内，所述激光器发出的测量光的波长包括O2的吸收光谱谱线对应的波长，如763nm。

探测器采用光电传感器，该传感器设置在光接收单元15内，所述探测器用于将所述测量光穿过第一测量区域B1(光程为L1)和第二测量区域(包括B21和B22，光程分别为L21、L22)后的光信号(测量光由于被O2吸收而衰减)转换为电信号。

所述光发射单元14和光接收单元15通过法兰31、32等连接结构安装在管道11上的两侧或一侧。关于光发射单元、光接收单元的安装方式是本领域的现有技术(可参见专利CN 200510060779.7)，在此不再赘述。

所述激光器和探测器之间的光路上具有第一测量区域B1和第二测量区域(包括B21和B22)，所述第一测量区域与第二测量区域连通。所述管道11内的流体通过所述第一测量区域(现有技术中测量光程所对应的区域)，所述第二测量区域(包括B21和B22)处于测量通道60内且处于窗口片41、42靠近管道11的一侧，也即第一测量区域和窗口片41、42之间的区域，所述测量通道60与管道11内连通。

气体置换装置包括通气管52，所述通气管的进口设置所述管道内，并迎着所述管道内气体的流向，所述第二测量区域的出口背对所述管道内流体的流向，使得所述管道内的第一测量区域上游的气体通过所述通气管输送到所述第二测量区域并不断置换。

作为优选，调整通气管的长度，所述管道内的第一测量区域的上游的流体通过所述通气管到达第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间，使得管道内的气体同时充满光源和探测器之间的第一测量区域和第二测量区域内的光路，一方面保证了测量光程(L＝L1+L21+L22)固定不变，不受外界的影响，另一方面提高了测量的准确度，能够真实反映管道内气体的参数。

分析单元利用激光吸收光谱分析技术处理所述电信号，从而获知管道内气体中O2的浓度。

可选地，当管道内气体含有的尘较多时，在所述通气通道上设置过滤器54，用于将气体中的的粉尘过滤掉，防止对抽气模块造成干扰。该过滤器可以根据具体使用工况而采用陶瓷过滤器、不锈钢烧结过滤器、丝网过滤器。同时，为了使该过滤器具有可维护性，在过滤器的旁边设有反吹阀，当过滤器发生堵塞时，可以打开反吹阀，利用高压气体对过滤器进行反吹。

可选地，根据具体工况，可在所属通气管上设置伴热模块，防止通气管内的气体中的水分冷凝。

根据本实施例的益处在于：无需使用外界流体，而只需在管道内第一测量区域的上游取出流体，并传送到第二测量区域，使得光源和探测器之间的处于第一测量区域和第二测量区域内的光路上充满待测流体，测量光程(L＝L1+L21+L22)固定不变。一方面降低了运行成本，另一方面也提高了测量精度(无需考虑外界对测量光程及测量结果的影响)。

实施例3：

根据本发明实施例1的光学分析设备在钢铁工业中的应用例，具体应用在轧钢中板厂加热炉前煤气热值分析中。通过在线(即在位式)测量转炉煤气中CO的含量从而推算出转炉煤气的热值，为加热炉燃烧空燃比控制提供热值数据。

图5示意性地给出了所述光学分析设备的基本结构图。如图5所示，所述光学分析设备包括：

光源采用激光器，该激光器设置在光发射单元14内，所述激光器发出的测量光的波长包括CO的吸收光谱谱线对应的波长，如1583nm。

探测器采用光电传感器，该传感器设置在光接收单元15内，所述探测器用于将所述测量光穿过第一测量区域B1(光程为L1)和第二测量区域(包括B21和B22，光程分别为L21、L22)后的光信号(测量光由于被O2吸收而衰减)转换为电信号。

所述光发射单元14和光接收单元15通过法兰31、32等连接结构安装在管道11上的两侧或一侧。关于光发射单元、光接收单元的安装方式是本领域的现有技术(可参见专利CN 200510060779.7)，在此不再赘述。

所述激光器和探测器之间的光路上具有第一测量区域B1和第二测量区域(包括B21和B22)，所述第一测量区域与第二测量区域连通。所述管道11内的流体直接通过所述第一测量区域(现有技术中测量光程所对应的区域)，所述第二测量区域(包括B21和B22)处于测量通道60内且处于窗口片41、42靠近管道11的一侧，也即第一测量区域和窗口片41、42之间的区域，所述测量通道60与管道11内连通。

气体置换装置包括通气管52和抽气模块51(如泵)，在所述抽气模块51作用下，所述管道11内的第一测量区域上游的气体通过所述通气管输送到所述第二测量区域并不断置换。

作为优选，调整通气管的长度，所述管道内的第一测量区域的上游的气体通过所述通气管52到达第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间，使得管道内的煤气同时充满光源和探测器之间的第一测量区域和第二测量区域内的光路，一方面保证了测量光程(L＝L1+L21+L22)固定不变，不受外界的影响，另一方面提高了测量的准确度，能够真实反映了管道内煤气的参数。

分析单元利用激光吸收光谱分析技术处理所述电信号，从而获知管道内煤气中CO的浓度，进而获知煤气的热值。

可选地，当管道内煤气含有的尘较多时，在所述抽气模块的上游设置过滤器54，用于将气体中的的粉尘过滤掉，防止对抽气模块造成干扰。该过滤器可以根据具体使用工况而采用陶瓷过滤器、不锈钢烧结过滤器、丝网过滤器。同时，为了使该过滤器具有可维护性，在过滤器的下游设有反吹阀，当过滤器发生堵塞时，可以打开反吹阀，利用高压气体对过滤器进行反吹。根据具体工况，可在抽气模块的下游后面安装液态水分离器53用以除掉工艺气中的液态水，防止液态水粘附在测量通道内的窗口片上。该液态水分离器可以为凝结过滤器、膜式过滤器或气液分离罐等。

实施例4：

根据本发明实施例1的光学分析设备和方法在钢铁工业中的应用例，具体应用在热风炉尾气中O2含量分析中。

图6示意性地给出了所述光学分析设备的基本结构图。如图6所示，所述光学分析设备包括：

所述分析设备中的光源24采用激光器，该激光器设置在光发射单元14内，所述激光器发出的测量光的波长包括O2的吸收光谱谱线对应的波长，如763nm。

探测器23采用光电传感器，该传感器设置在光接收单元15内，所述探测器用于将所述测量光穿过第一测量区域B1(光程为L1)和第二测量区域(包括B21和B22，光程分别为L21、L22)后的光信号(测量光由于被O2吸收而衰减)转换为电信号。

所述光发射单元14和光接收单元15通过法兰31、32等连接结构安装在管道11上的两侧或一侧。关于光发射单元、光接收单元的安装方式是本领域的现有技术(可参见专利CN 200510060779.7)，在此不再赘述。

所述激光器和探测器之间的光路上具有第一测量区域B1和第二测量区域(包括B21和B22)，所述第一测量区域与第二测量区域连通。所述管道11内的气体通过所述第一测量区域(现有技术中测量光程所对应的区域)，所述第二测量区域(包括B21和B22)处于测量通道60内以及其与光源24、探测器23之间，也即第一测量区域和光源24、探测器23之间的区域，所述测量通道60与管道11内连通。

气体置换装置包括通气管52和抽气模块51(如泵)，在所述抽气模块51作用下，所述管道11内的第一测量区域上游的气体通过所述通气管输送到所述光发射单元14、光接收单元15内，进而进入所述第二测量区域并不断置换。

作为优选，调整通气管的长度，所述管道内的第一测量区域的上游的气体通过所述通气管52到达第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间，使得管道内的气体同时充满光源和探测器之间的第一测量区域和第二测量区域内的光路，一方面保证了测量光程(L＝L1+L21+L22)固定不变，不受外界的影响，另一方面提高了测量的准确度，能够真实反映了管道内煤气的参数。

分析单元利用激光吸收光谱分析技术处理所述电信号，从而获知热风炉尾气中O2的含量，可用来判断热风炉燃烧效果。

可选地，当管道内气体含有的尘较多时，在所述抽气模块的上游设置过滤器54，用于将气体中的的粉尘过滤掉，防止对抽气模块造成干扰。该过滤器可以根据具体使用工况而采用陶瓷过滤器、不锈钢烧结过滤器、丝网过滤器。同时，为了使该过滤器具有可维护性，在过滤器的下游设有反吹阀，当过滤器发生堵塞时，可以打开反吹阀，利用高压气体对过滤器进行反吹。根据具体工况，可在抽气模块的下游后面安装液态水分离器53用以除掉工艺气中的液态水，防止液态水粘附在测量通道内的光学窗片上。该液态水分离器可以为凝结过滤器、膜式过滤器或气液分离罐等。

根据本实施例的益处在于：无需使用外界流体，而只需在管道内第一测量区域的上游取出流体，并传送到第二测量区域，使得光源和探测器之间的处于第一测量区域和第二测量区域内的光路上充满待测流体，避免了设备应用点处外界气体进入光源和探测器之间的光路而带来的不利影响，测量光程(L＝L1+L21+L22)固定不变。一方面降低了运行成本，另一方面也提高了测量精度(无需考虑外界对测量光程及测量结果的影响)。

实施例5：

根据本发明实施例1的光学分析设备和方法在化工工业中的应用例，具体应用在以焦炉煤气为原料制取甲醇过程中测量净化之后的焦炉煤气中O2含量。

图7示意性地给出了所述光学分析设备的基本结构图。如图7所示，所述光学分析设备与实施例4不同的是：

1、在测量通道60处于管道11内的一侧分别设置窗口片71、72，用于隔离管道11内的气体与测量通道60；由于管道11内气体干净，不会污染窗口片71、72；

2、测量通道60通过通气管73、74与外界连通，也即第二测量区域与第一测量区域不连通，第二测量区域内的气体通往外界，而不是排到管道11内；

3、管道11内的气体干净，无需设置过滤器。

4、若管道11内是正压，无需配备抽气模块；若管道内是负压，则需配备抽气模块51，如泵。

实施例6：

根据本发明实施例1的光学分析设备在钢铁工业中的应用例，具体应用在轧钢中板厂加热炉前煤气热值分析中。通过在线(即在位式)测量转炉煤气中CO的含量从而推算出转炉煤气的热值，为加热炉燃烧空燃比控制提供热值数据。

图8示意性地给出了所述光学分析设备的基本结构图。如图8所示，所述光学分析设备与实施例3不同的是：

1、气体置换装置包括(作为气体通道的)通气管52，通气管52的一端连通第二测量区域，另一端连通外界。若管道11内是正压，无需配备抽气模块；若管道内是负压，则需配备抽气模块，如泵56、57。

当然，在管道内是正压且管道内气体对外界、人体无伤害的情况下，也可以不设置上述通气管52，仅设置出气口以作为气体通道，便于第二测量区域内的气体通过该出气口排出，从而置换气体。

2、管道11内的气体一方面直接通过所述第一测量区域，另一方面进入第二测量区域，之后通过所述通气管52(和抽气模块)排出，从而不断置换第二测量区域的气体。

上述光学分析设备和方法还可以应用在转炉煤气柜电收尘装置后测量O2(目的为检测O2含量安全)和CO(目的为检测CO而知道热值)等场合。

Claims (20)

1.一种流体的光学分析设备，所述分析设备包括： 

光源，所述光源用于发出测量光； 

探测器，所述探测器用于将接收到的所述测量光与第一测量区域和第二测量区域内流体作用后的光信号转换为电信号，并传送到分析单元；管道内的流体通过所述第一测量区域； 

流体置换装置，所述流体置换装置具有流体通道，所述流体通道用于将所述管道内的流体传输到所述第二测量区域并不断置换，使得所述第二测量区域内的光路上充满管道内的流体；所述第一测量区域和第二测量区域是相邻的具有管道内的流体的测量区域； 

分析单元，所述分析单元用于处理接收到的所述电信号而分析所述管道内的流体。 

2.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述流体通道将所述管道内的第一测量区域上游的流体传输到所述第二测量区域。 

3.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述第二测量区域是所述第一测量区域分别和光源、探测器之间的区域。 

4.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：在第一测量区域和所述光源、所述探测器之间分别设置隔离用的窗口片，所述第二测量区域是所述窗口片与所述第一测量区域之间的区域。 

5.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述流体通道满足：所述第一测量区域上游的流体通过所述流体通道到达所述第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间。 

6.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述第一测量区域与第二测量区域间连通或不连通。 

7.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述流体是气体或液体。 

8.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述作用是测量光被所述第一测量区域和第二测量区域内的流体吸收或散射。 

9.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述流体通道的进口迎着所述管道内流体的流向，所述第二测量区域的出口背对所述管道内流体的流向。 

10.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述流体置换装置进一步包括： 

抽取模块，所述抽取模块设置在所述流体通道上。 

11.根据权利要求1所述的光学分析设备，其特征在于：所述流体置换装置进一步包括： 

过滤模块，所述过滤模块设置在所述流体通道上。 

12.一种流体的光学分析方法，所述光学分析方法包括以下步骤： 

(A1)光源发出测量光，所述测量光穿过第一测量区域和第二测量区域内的流体，并与流体发生作用；管道内的流体通过所述第一测量区域； 

流体置换装置将所述管道内的流体传输到所述第二测量区域并不断置换，使得所述第二测量区域内的光路上充满管道内的流体；所述第一测量区域和第二测量区域是相邻的具有管道内流体的测量区域； 

(A2)探测器将接收到的所述测量光与流体作用后的光信号转换为电信号，并传送到分析单元； 

(A3)所述分析单元处理接收到的所述电信号，从而分析所述管道内的流体。 

13.根据权利要求12所述的光学分析方法，其特征在于：流体置换装置将所述管道内第一测量区域上游的流体传输到所述第二测量区域。 

14.根据权利要求12所述的光学分析方法，其特征在于：所述第二测量区域是所述第一测量区域分别和光源、探测器之间的区域。 

15.根据权利要求12所述的光学分析方法，其特征在于：在第一测量区域和所述光源、所述探测器之间分别设置隔离用的窗口片，所述第二测量区域是所述窗口片与所述第一测量区域之间的区域。

16.根据权利要求12所述的光学分析方法，其特征在于：所述第一测量区域与第二测量区域间连通或不连通。 

17.根据权利要求12所述的光学分析方法，其特征在于：所述第一测量区域上游的流体通过所述流体置换装置到达所述第二测量区域的时间等于到达所述第一测量区域的时间。

18.根据权利要求12所述的光学分析方法，其特征在于：所述作用是测量光被所述第一测量区域和第二测量区域内的流体吸收或散射。

19.根据权利要求12所述的光学分析方法，其特征在于：所述置换装置具有流体通道，所述流体通道的进口迎着所述管道内流体的流向，所述第二测量区域的出口背对所述管道内流体的流向。

20.根据权利要求12所述的光学分析方法，其特征在于：所述流体是气体或液体。 

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