CN106018340A - 具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，包括发射单元、接收单元、发射单元连接件、接收单元连接件以及吹扫单元，其中接收单元包括自动纠偏装置，所述吹扫单元设有具防雨功能的外壳，其内部设有稳压和流量控制器件，该自动纠偏装置包括接收安装座、透镜装置、同步电机、传感器模块以及参比气室，同步电机通过软件控制实现参比气室在光路中进行自动切换，参比气室密封能够被激光气体分析仪检测到二次谐波的气体，达到纠偏效果。该仪器结构简单及可靠性高，摆脱了在用户现场寻找被测气体二次谐波通入标气的情况。

Description

具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪
技术领域
本发明涉及一种激光气体分析仪，具体地说是一种具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪。
背景技术
激光气体分析仪采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术进行气体浓度检测，激光输出波长与工作电流和工作温度有关。在现场实际应用时，一些场合被测气体含量低，二次谐波未处于纠偏状态。当环境温度变化大或者长时间使用下硬件出现漂移导致激光器输出波长发生变化。当激光输出波长漂移出一定范围后，将导致产品测量准确性降低，甚至无法进行测量。
对于原位式激光气体分析仪，当二次谐波漂移出采样信号范围后，若寻找被测气体二次谐波信号，需将接收单元和发射单元从烟囱管道两侧拆卸下来，安装在校准气体室上再通入标气寻找二次谐波，该方法费时费力。
发明内容
本发明提供了一种具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，该在线自动纠偏装置使用方便、结构简单及可靠性高，摆脱了在用户现场寻找被测气体二次谐波通入标气的情况。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，包括发射单元、接收单元、发射单元连接件、接收单元连接件以及吹扫单元，所述发射单元和接收单元分别通过发射单元连接件和接收单元连接件安装在过程气体管道上，且发射单元和接收单元通过发射接收电缆连接，所述发射单元连接件和接收单元连接件均包括焊接法兰、根部阀和仪器法兰，所述发射单元内含有激光器模块、激光器驱动电路板及激光器温度控制板、透镜和保护窗片，所述接收单元含有光电二极管、透镜、自动纠偏装置以及信号处理电路板，所述吹扫单元设有具防雨功能的外壳，其内部设有稳压和流量控制器件。
进一步地，所述自动纠偏装置包括接收安装座、透镜装置、同步电机、传感器模块以及参比气室，所述透镜装置通过螺纹方式固定在接收安装座上，所述同步电机通过固定支架固定在接收安装座上，所述同步电机通过连杆和轴销连接参比气室，所述参比气室通过限位螺钉固定在所述接收安装座上，所述参比气室的后方为传感器模块，所述传感器模块通过螺纹方式固定在接收安装座上，所述参比气室的中间位置开设两个通孔，其中一通孔两侧安装有石英窗片，内部封存高浓度标准气体。
该自动纠偏装置主要由同步电机和参比气室组成，参比气室密封能够被激光气体分析仪检测到二次谐波的气体，该气体具有非吸附性，且稳定性好。同步电机通过软件控制实现参比气室在光路中进行自动切换。
进一步地，所述传感器模块包括光电二极管、电路板一、电路板二以及传感器座，所述光电二极管、电路板二、电路板一均通过螺钉固定在传感器座上，并依次远离参比气室。
进一步地，所述参比气室的形状为长条矩形，中间位置有两个圆形通孔。
进一步地，所述激光器采用VCSEL或者DFB激光。
优选地，所述参比气室密封被测气体或与被测气体谱线邻近的其他气体。参比气室密封一定浓度的被测气体或被测气体谱线邻近的其他气体，该气体无吸附性，稳定性好且气室密封好，不存在渗漏问题。
当激光气体分析仪采用原位方式长时间测量，被测气体浓度很低且需要进行二次谐波纠偏时，可通过软件控制自动将参比气室处于光路中时，激光器采用三角波或锯齿波扫描到参比气室中气体的谱线后，软件自动判断是否进行纠偏或者人为手动操作寻峰纠偏。当纠偏时，软件通过纠偏温度补偿，将二次谐波固定在一定的允许范围内，根据二次谐波峰峰值、气体温度T、气体压力P、光程L、线强函数S(T)及线宽补偿函数F、标定系数K之间的关系进行浓度计算。并且参与浓度计算的相关参数存储在仪器中。
本发明采取了上述改进措施进行，其有益效果显著：本发明设有自动纠偏装置，并配合常规的软件纠偏方式，不需要纠偏时，测量光束通过参比气室的通孔，不影响正常测量，当需要纠偏时，软件控制同步电机实现参比气室在光路中进行自动切换，达到纠偏效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的自动纠偏装置的结构示意图；
图3为参比气室的结构示意图；
图4为同步电机与参比气室连接示意图。
图中1是接收安装座，2是透镜装置，3是参比气室，4是限位螺钉，5是传感器座，6是电路板一，7是光电二极管，8是电路板二，9是轴销，10是连杆，11是固定支架，12是同步电机，101是发射单元，102是发射单元连接件，103是接收单元连接件，104是接收单元，105是吹扫单元，106是石英窗片，107是通孔。
具体实施方式
下面对照附图结合实施例对本发明作进一步的说明：
参照图1-图4所示，一种具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，包括发射单元101、接收单元104、发射单元连接件102、接收单元连接件103以及吹扫单元105，发射单元101和接收单元104分别通过发射单元连接件102和接收单元连接件103安装在过程气体管道上，且发射单元101和接收单元104通过发射接收电缆连接，发射单元连接件102和接收单元连接件103均包括焊接法兰、根部阀和仪器法兰，发射单元101内含有激光器模块、激光器驱动电路板及激光器温度控制板、透镜和保护窗片，接收单元104含有光电二极管、透镜、自动纠偏装置以及信号处理电路板，吹扫单元105设有具防雨功能的外壳，其内部设有稳压和流量控制器件。
自动纠偏装置包括接收安装座1、透镜装置2、同步电机12、传感器模块以及参比气室3，其中传感器模块包括光电二极管7、电路板一6、电路板二8以及传感器座5。透镜装置2通过螺纹方式固定在接收安装座1上；同步电机12通过固定支架11固定在接收安装座1上；同步电机12通过连杆10和轴销9连接参比气室3；接收安装座1在参比气室3处开有一螺纹孔，装有限位螺钉4；光电二极管7和电路板二8通过螺钉固定在传感器座5上；电路板一6通过螺钉固定在传感器座5上；光电二极管7、电路板二8、电路板一6和传感器座5组成传感器模块通过螺纹方式固定在接收安装座1上，位于所述参比气室3的后面；参比气室3的形状为长条矩形，中间位置有两个圆形通孔107，其中一圆形通孔107两侧安装有石英窗片106，内封被测气体或与被测气体谱线邻近的其他气体。激光器采用VCSEL或者DFB激光器。
正常测量时，测量光束经过透镜装置会聚，穿过参比气室中的圆形通孔被光电二极管接收，参比气室不影响正常测量。
当需要在线纠偏时，同步电机接收到命令，旋转到预先设定的角度，将参比气室封存有高浓度标准气体的部分移到测量光路中，测量光束经过封存有高浓度标准气体的参比气室被光电二极管检测到二次谐波信息，进行在线纠偏。纠偏完成后同步电机反方向旋转，使参比气室回到初始位置。
以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，包括发射单元、接收单元、发射单元连接件、接收单元连接件以及吹扫单元，所述发射单元和接收单元分别通过发射单元连接件和接收单元连接件安装在过程气体管道上，且发射单元和接收单元通过发射接收电缆连接，所述发射单元连接件和接收单元连接件均包括焊接法兰、根部阀和仪器法兰，其特征在于，所述发射单元内含有激光器模块、激光器驱动电路板及激光器温度控制板、透镜和保护窗片，所述接收单元含有光电二极管、透镜、自动纠偏装置以及信号处理电路板，所述吹扫单元设有具防雨功能的外壳，其内部设有稳压和流量控制器件。
2.根据权利要求1所述的具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，其特征在于，所述自动纠偏装置包括接收安装座、透镜装置、同步电机、传感器模块以及参比气室，所述透镜装置通过螺纹方式固定在接收安装座上，所述同步电机通过固定支架固定在接收安装座上，所述同步电机通过连杆和轴销连接参比气室，所述参比气室通过限位螺钉固定在所述接收安装座上，所述参比气室的后方为传感器模块，所述传感器模块通过螺纹方式固定在接收安装座上，所述参比气室的中间位置开设两个通孔，其中一通孔两侧安装有石英窗片，内部封存高浓度标准气体。
3.根据权利要求2所述的具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，其特征在于，所述传感器模块包括光电二极管、电路板一、电路板二以及传感器座，所述光电二极管、电路板二、电路板一均通过螺钉固定在传感器座上，并依次远离参比气室。
4.根据权利要求3所述的具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，其特征在于，所述参比气室的形状为长条矩形，中间位置有两个圆形通孔。
5.根据权利要求1所述的具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，其特征在于，所述激光器采用VCSEL或者DFB激光器。
6.根据权利要求1所述的具有在线纠偏装置的原位式激光气体分析仪，其特征在于，所述参比气室密封被测气体或与被测气体谱线邻近的其他气体。
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