CN107643261A - 一种长光程怀特池doas法测量污染气体浓度的监测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长光程怀特池DOAS法测量污染气体浓度的监测仪，其特征在于：包括分光装置、怀特池组和多通道光谱仪；所述分光装置将光源分散出用于检测各组分污染气体的光谱波段，所述怀特池组为若干个通过气路管道串联的怀特池，其起始端连接通有样气的气路管道，末端连接采样泵，其中，经过所述分光装置分散的光谱波段分别通过光纤送入对应的怀特池入射端口，经过各怀特池的光谱波段又通过各怀特池出射端分别对应的送入所述多通道光谱仪的各个通道，进行光谱分析。本发明污染气体的检测精度高，同时监测光路设计和调整简单，且维护量少。
Description
技术领域
本发明涉及气体浓度监测技术领域，尤其涉及一种长光程怀特池DOAS法测量污染气体浓度的监测仪。
背景技术
20世纪70年代差分吸收光谱分析法(简称DOAS)已经被用来测量同温层的NO2和NO3；70年代末和80年代，Platt等将DOAS技术应用于大气测量并发挥了该技术的优越性；80年代末，由DOAS方法建立起来的系统开始商业化，并用来测量环境空气质量、工厂连续排放污染源和过程工艺气体。
DOAS气体监测仪利用分子对光辐射的特征吸收进行气体分析。不同的气体分子有着自己的特征吸收“指纹”光谱，一束光穿过大气，光线会被其中的分子选择性地吸收，使其在强度上和光谱结构上发生变化，与原来未经过大气的光谱进行差分演算，就可以得出大气分子的吸收光谱，通过分析吸收光谱不但可以定性地确定某些污染气体成分的存在，而且还可以定量地分析出这些污染气体的浓度。
由于所需监测的大气中污染气体多为低于ppb量级的低浓度气体成分，所以用于监测的光学系统必须具有足够长的光程才能达到检测精度的要求。
现有的长光程DOAS法气体监测仪是利用一束长光来测量空气污染气体浓度，在几百米监测区域两端分别放置光源和光接收器，因此该技术也称为开放式长光程监测技术。由于监测光路为开放空间，系统光路光谱容易受环境气温、湿度及空气中气溶胶等周围环境因素的干扰，从而造成一定的系统误差，甚至于在恶劣天气时(暴雨、沙尘暴等)无法稳定进行正常监测工作。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种长光程怀特池DOAS法测量污染气体浓度的监测仪，在提高污染气体的检测精度同时使监测光路设计和调整更加简单，且维护量少。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种长光程怀特池DOAS法测量污染气体浓度的监测仪，其特征在于：包括分光装置、怀特池组和多通道光谱仪；所述分光装置将光源分散出用于检测各组分污染气体的光谱波段，所述怀特池组为若干个通过气路管道串联的怀特池，其起始端连接通有样气的气路管道，末端连接采样泵，其中，经过所述分光装置分散的光谱波段分别通过光纤送入对应的怀特池入射端口，经过各怀特池的光谱波段又通过各怀特池出射端分别对应的送入所述多通道光谱仪的各个通道，进行光谱分析。
进一步的，在气路管道中设置有用于计量所采集的气体体积总量的流量计。
进一步的，每个怀特池中均设置有压力传感器。
优选的，所述光源采用紫外灯光源。
本发明的有益效果为：
1)采用怀特池实现光路多次折返，受开放空间的环境因素影响较少，光谱强度异常散射衰减低，检测结果可靠性较高，达到了高检测精度的长光程的要求；
2)每种污染气体组分的检测采用特征光谱窄范围波段在独立的怀特池内完成吸收光谱采集分析，各特征光谱之间的干扰可以降到最低，进一步提高了检测精度；
3)传统长光程DOAS监测仪的光路系统是在开放空间大气中设置，光路偏移重新调整维护频繁，工作量大，而长光程怀特池DOAS监测仪光路系统设置于密闭的空间内，光路调整简单且维护量极少。
附图说明
图1为本发明具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合示意图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种长光程怀特池DOAS法测量污染气体浓度的监测仪，采用怀特池来实现光路的多次折返，达到了检测所需的长光程，具体包括分光装置1、怀特池组2和多通道光谱仪3；所述分光装置1将光源4分散出用于检测各组分污染气体的光谱波段，本实施例光源4采用紫外光源，所述怀特池组2为若干个通过气路管道串联的怀特池21，其起始端连接通有样气的气路管道5，末端连接采样泵6，采样泵6通过气体管路5将待测样品空气采集进入串联连接的多个怀特池内，每一种监测气体组分用单独的怀特池21实现光路折返满足检测所需的长光程，采用怀特池21实现光路多次折返，受开放空间的环境因素影响较少，光谱强度异常散射衰减低，检测结果可靠性较高。本实施例怀特池组含四个怀特池，但不限于四个。
紫外光源发出的紫外光线经分光装置1分散出检测各组分(SO2、NO、NO2、O3等)污染气体所用的光谱波段，各光谱波段分别通过光纤送入各对应的怀特池21入射端口，光谱波段被怀特池21内的污染气体组分特征吸收后，经出射端通过光纤送入多通道光谱仪3进行光谱采集和分析，其中，经过所述分光装置分散1的光谱波段分别通过光纤送入对应的怀特池21入射端口，经过各怀特池21的光谱波段又通过各怀特池出射端分别对应的送入所述多通道光谱仪3的各个通道，进行光谱分析，即一个怀特池对应多通道光谱仪的一个通道，然后多通道光谱仪采用朗伯比尔定律反演算出各污染气体在大气中的浓度值。每种污染气体组分的检测采用特征光谱窄范围波段在独立的怀特池内完成吸收光谱采集分析，各特征光谱之间的干扰可以降到最低，进一步提高了检测精度。
在气路管道5中设置有用于计量所采集的气体体积总量的流量计7。
每个怀特池21气体腔均设有压力传感器8便于对监测结果进行标准体积校正。
传统的长光程DOAS监测仪的光路系统是在开放空间大气中设置，光路偏移重新调整维护频繁，工作量大，而本实施例的长光程怀特池DOAS监测仪光路系统设置于密闭的空间内，光路调整简单且维护量极少。
需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种长光程怀特池DOAS法测量污染气体浓度的监测仪，其特征在于：包括分光装置、怀特池组和多通道光谱仪；所述分光装置将光源分散出用于检测各组分污染气体的光谱波段，所述怀特池组为若干个通过气路管道串联的怀特池，其起始端连接通有样气的气路管道，末端连接采样泵，其中，经过所述分光装置分散的光谱波段分别通过光纤送入对应的怀特池入射端口，经过各怀特池的光谱波段又通过各怀特池出射端分别对应的送入所述多通道光谱仪的各个通道，进行光谱分析。
2.如权利要求1所述的测量污染气体浓度的监测仪，其特征在于：在气路管道中设置有用于计量所采集的气体体积总量的流量计。
3.如权利要求1所述的测量污染气体浓度的监测仪，其特征在于：每个怀特池中均设置有压力传感器。
4.如权利要求1所述的测量污染气体浓度的监测仪，其特征在于：所述光源采用紫外灯光源。
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