CN102645411A

CN102645411A - 一种臭氧传感器

Info

Publication number: CN102645411A
Application number: CN2011100422955A
Authority: CN
Inventors: 贺明志; 吴亚琼; 许睿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-08-22

Abstract

一种臭氧传感器是基于实现以低成本对高浓度臭氧的高精度、快速响应、连续测量为目的，使用单只通用紫外光光源，进行特征滤波，通过双气路双光路，使其中各一条光路作为零参比，另一条作为测量光路，根据“朗伯-比尔定律”计算出臭氧浓度，克服光源不稳定的缺陷，降低成本。

Description

一种臭氧传感器

技术领域：

本发明涉及一种检测装置，尤其是臭氧较高浓度的测量。

背景技术：

臭氧浓度的检测随着社会的发展，占据越来越重要的地位，在环境检测领域、产品检测领域、医疗生命科学领域都需要进行臭氧浓度的检测。现有产品有电化学传感器、半导体传感器和紫外光或单色光特征吸收传感器，其中电化学传感器有响应速度慢、使用寿命短等缺点；半导体传感器应用于低浓度检测领域，紫外光特征吸收传感器现有产品对光源稳定性要求极高，普通的紫外光光源无法达到性能要求，需要特制的光源，造成产品成本大幅提高，只能在有限范围内使用，推广范围受到极大影响；在其他单色光光谱段臭氧的特征吸收较弱，其响应精度受到影响，限制了其应用领域。本发明的目的是采用现有的通用紫外光光源，利用臭氧在紫外光谱的253.7nm的特征吸收，实现低成本高浓度臭氧的高精度、快速响应、连续测量。

发明内容：

本发明基于实现低成本高浓度臭氧的高精度、快速响应、连续测量的目的，根据“朗伯-比尔定律”利用单只通用紫外光光源零件12，通过零件27、零件28、零件29构成的双光路滤波模块对紫外光进行滤波产生253.7nm的特征光波，通过臭氧吸收池零件22、26，及远光源端石英玻璃片零件25，到达光电接收器零件24，形成两条光路；光路滤波模块上的近光源端石英玻璃片零件27、臭氧吸收池零件22、26、远光源端石英玻璃片零件25和其两端的总承体零件21、零件23构成两条气路，其中一条通入零空气或在生产过程中密封一段零空气(经过处理不含臭氧的标准气体)，另一条通入待检气体。光电接收器零件24将光信号转换成电信号，及经过程序控制的信号放大整理单元，AD转换单元，到达单片机计算输出单元，把光信号转换成待测气体的臭氧浓度数据，从液晶显示或通讯接口输出。

附图说明

图1内部结构单元示意图

图2光路气路结构图

图3电路方框图

图4气路气口示意图

图中

零件11紫外灯电源，零件12紫外灯管，零件13光路气路单元，零件14电路单元，零件21近光源端总承体，零件22、26臭氧吸收池，零件23远光源端总承体，零件24光电接收器，零件25远光源端石英玻璃片，零件27近光源端石英玻璃片，零件28滤光片，零件29滤波模块承体，标示22A、22B、26A、26B稳流气孔，单元31光电接受单元，单元32信号放大整理单元，单元33AD转换单元，单元34单片机计算输出单元，标示21A、21B、23A、23B气口。

具体实施方式：

本发明基于实现低成本高浓度臭氧的高精度、快速响应、连续测量的目的，采用单只通用紫外光光源，它有紫外光灯灯管零件12和驱动电源零件11组成，零件27两件、零件28两件、零件29构成的双光路滤波模块，对紫外光灯管发出的多波段紫外光进行滤波产生253.7nm的特征光波，双光路滤波模块安装在零件21近光源端总承体上，然后装配上零件22、26臭氧吸收池，零件25远光源端石英玻璃片、零件24光电接收器安装在零件23远光源端总承体，与零件22、26臭氧吸收池的另一端装配在一起，构成严密的气路，紫外灯发出的紫外光，通过滤波模块滤波形成的特征光波穿过零件22、26臭氧吸收池、零件25远光源端石英玻璃片，到达零件24光电接收器，形成整个光路；在其中一条气路中通入零空气或封闭一段零空气，另一条气路中通入待测气体，通入零空气或封闭一段零空气的气路中没有臭氧，不会对紫外特征光波吸收，光强不会降低，作为零参比光强作为“朗伯-比尔定律”中的I0，通入待测气体的气路中紫外特征光波会因为臭氧的存在被吸收，根据臭氧浓度的高低造成光强按照“朗伯-比尔定律”规律降低，作为定律中的测定光强I，这两束光被各自的光电接收器零件24转换成电流信号而形成电压信号，经过信号处理程序控制的电路单元32信号放大整理单元对电压信号放大整理，送到单元33AD转换单元信号处理程序控制下进行模数转换将电压的模拟信号转换成数字信号，送到单元34单片机计算输出单元根据“朗伯-比尔定律”计算出臭氧的浓度数据，由液晶显示器显示或通讯接口输出。

Claims

1.一种臭氧传感器，包括光路和电路两个部分，其特征在于：在光路部分，为双光路，一路为零空气参比光路，一路为臭氧测量光路，有两只光电接受器，在光路的近光源端依次有零件28滤光片，零件27近光源端石英玻璃片，零件22、26臭氧吸收池，零件25远光源端石英玻璃片，零件24光电接收器，构成光路；零件21近光源端总承体、零件27、零件22、零件26、零件23远光源端总承体、零件25构成气路；电路部分有单元31光电接受单元，单元32信号放大处理单元，单元33AD转换单元，单元34单片机程序控制、计算、输出单元。

2.根据权利要求1所述一种臭氧传感器，其特征在于：在光路的近光源端有零件27两件、零件28两件、零件29装配在一起构成双光路滤波模块。

3.根据权利要求1所述一种臭氧传感器，其特征在于：零件21和零件23上分别开有21A、21B、23A、23B气孔，在零件22、26的两端均匀分布稳流气孔22A、22B、26A、26B，稳流孔的形状可为长条缝隙、圆形、三角、椭圆形、多边形；零件21和零件23上的气孔、零件22、26的稳流气孔和该两零件其中的通道构成双气路通道，与零件27两件、零件28两件、零件29构成的双光路滤波模块和零件25远光源端石英玻璃片形成完整的双气路通道。

4.根据权利要求1所述一种臭氧传感器，其特征在于：在零空气参比光路所在的气路中封闭一段零空气。

5.根据权利要求1所述一种臭氧传感器，其特征在于：在零空气参比光路所在的气路中通入零空气。

6.根据权利要求1所述一种臭氧传感器，其特征在于：单片机光源控制程序控制光源的稳定时间，确定最佳测量点；单片机信号处理程序控制单元32信号放大处理单元，放大光电转换信号，控制单元33AD转换单元采集信号，计算出臭氧浓度值通过显示器或通讯接口输出，显示臭氧数值或控制其它设备运行。