CN108051388A - 一种h2s气体紫外光谱检测装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种H2S气体紫外光谱检测装置及其方法，所述装置包括紫外光源、光纤准直系统、长光程气体吸收池、光纤聚焦系统、紫外光纤光谱仪和计算机；紫外光源用于发射紫外光；光纤准直系统用于将紫外光进行准直后入射到长光程气体吸收池；长光程气体吸收池用于将进来的紫外光进行多次反射后由光纤聚焦系统聚焦到光纤，并由光纤传输到紫外光纤光谱仪；计算机用于接收光谱数据，并进行计算处理和存储。该装置将紫外差分吸收光谱检测技术结合长光程气体吸收池对石油勘探、电力监测或者环境监测过程中的H2S进行实时在线检测，该检测方法具有测量精度高、稳定性好、结构简单、集成度高和成本低等特点；可以促进施工安全进行，进而提高勘探开发效益。
Description
技术领域
本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种H2S气体紫外光谱检测装置及其方法。
背景技术
在石油化工、环保及电力监测等领域，H2S气体属于有毒有害气体，有时候会对施工现场的人身及财产安全带来极大的安全隐患。如果能够快速及时准确地检测这些气体，可以为现场采取安全措施提供指导，有效消除安全隐患，同时也可以避免气体造成环境污染，给环境质量带来影响。
传统的气体检测通常采用电化学的方法，该检测方法存在着使用寿命短、检测气体种类不够全面、应用成本偏高、集成度不够、检测精度偏低、易受现场环境因素的影响等缺点，并和某些气体间有交叉干扰，给应用和校正带来了一定的困难。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种H2S气体紫外光谱检测装置及其方法，该装置利用H2S气体在紫外光学波段具有良好的光学吸收特性，将紫外差分吸收光谱检测技术结合长光程气体吸收池对勘探或者监测过程中的H2S进行实时在线检测，该检测方法具有测量精度高、稳定性好、结构简单、集成度高和成本低等特点；工程人员通过对H2S气体等的浓度和含量分析，可以促进施工安全进行，进而提高勘探开发效益。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种H2S气体紫外光谱检测装置，包括紫外光源、光纤准直系统、长光程气体吸收池、光纤聚焦系统、紫外光纤光谱仪和计算机；所述紫外光源位于光纤准直系统一侧，用于发射紫外光；所述光纤准直系统位于长光程气体吸收池一侧，用于将所述紫外光进行准直后入射到长光程气体吸收池入光口；所述长光程气体吸收池用于装待检测气体，并将入射进来的紫外光经过多次反射以后反射出去并由光纤聚焦系统聚焦到光纤；所述紫外光纤光谱仪位于所述长光程气体吸收池的一侧，用于接收光纤聚焦系统聚焦到光纤的光；所述计算机用于接收所述紫外光纤光谱仪的光谱数据，并进行计算处理和存储。
进一步地，所述长光程气体吸收池为一长方体，在长方体靠近光纤准直系统的一侧开有上下两个透明孔，上部透明孔用于透射光纤准直系统准直后的所述紫外光，下部透明孔用于透射反射后的紫外光；长方体的内部设有反射镜，靠近光纤聚焦系统一侧设有一个较大的反射镜，另一侧设有两个较小的反射镜，用于将透射进来的紫外光进行多次反射。
进一步地，所述长光程气体吸收池包括入气口和出气口，所述入气口通过导气管将待检测气体导入，所述出气口用于将气体导出。
作为一种优选，所述光纤准直系统通过光纤将紫外光入射进所述长光程气体吸收池；所述紫外光纤光谱仪通过光纤接收反射出来的紫外光谱。
进一步地，所述紫外光源和紫外光纤光谱仪接有电源，所述紫外光纤光谱仪与所述计算机通过USB进行连接。
进一步地，所述计算机连接有触屏显示器，所述触屏显示器用于查看检测数据和设置整个系统参数。
一种H2S气体紫外光谱检测方法，包括以下步骤：
步骤一，所述长光程气体吸收池通过抽气泵吸入待检测气体，等待检测；
步骤二，所述紫外光源产生紫外光，所述紫外光通过光纤准直系统准直后入射进所述长光程气体吸收池；
步骤三，所述紫外光经长光程气体吸收池里面的光学系统反射，反射后的光通过光纤聚焦系统聚焦到光纤，并由光纤传导到所述的紫外光纤光谱仪，被所述紫外光纤光谱仪接收；
步骤四，所述紫外光纤光谱仪将接收到的紫外光谱传送给计算机进行处理并存储相应结果。
进一步地，所述计算机通过USB总线采集紫外光纤光谱仪的光谱数据和操控光谱仪。
进一步地，所述计算机通过软件内建的数学模型计算所述长光程气体吸收池内的H2S气体浓度。
进一步地，所述计算机自动保存所有的采集数据以备查询；用户通过触屏显示器查看数据和设置整个系统参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)能够对勘探或者监测过程中的H2S进行实时在线检测，并且不受其它检测气体干扰，选择性强。
(2)检测精度高，检测浓度值下限低。
(3)稳定性好，结构简单，集成度高，成本低。
(4)可以促进施工安全进行，提高勘探开发效益。
附图说明
图1是本发明所提供的一种H2S气体紫外光谱检测装置的组成结构图。
附图标记说明：1、紫外光源；2、光纤准直系统；3、长光程气体吸收池；3-1、入气口；3-2、出气口；3-3、反射镜；4、光纤聚焦系统；5、紫外光纤光谱仪；6、计算机；7、电源；8、光纤；9、触屏显示器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明公开了一种H2S气体紫外光谱检测装置，包括紫外光源1、光纤准直系统2、长光程气体吸收池3、光纤聚焦系统4、紫外光纤光谱仪5和计算机6；所述紫外光源1位于光纤准直系统2一侧，用于发射紫外光；所述光纤准直系统2位于长光程气体吸收池3一侧，用于将所述紫外光进行准直后入射到长光程气体吸收池3入光口；所述长光程气体吸收池3用于装待检测气体，并将入射进来的紫外光经过多次反射以后反射出去并由光纤聚焦系统4聚焦到光纤；所述紫外光纤光谱仪5位于所述长光程气体吸收池3的一侧，用于接收光纤聚焦系统4聚焦到光纤的光；所述计算机6用于接收所述紫外光纤光谱仪5的光谱数据，并进行计算处理和存储。
具体来讲，所述长光程气体吸收池3为一长方体，在长方体靠近光纤准直系统2的一侧开有上下两个透明孔，上部透明孔用于透射光纤准直系统2准直后的所述紫外光，下部透明孔用于透射反射后的紫外光；长方体的内部设有反射镜，靠近光纤聚焦系统4一侧设有一个较大的反射镜，另一侧设有两个较小的反射镜，用于将透射进来的紫外光进行多次反射。
所述长光程气体吸收池3包括入气口3-1和出气口3-2，所述入气口3-1通过导气管将待检测气体导入，所述出气口3-2用于将气体导出。
所述光纤准直系统2通过光纤8将紫外光入射进所述长光程气体吸收池3；所述紫外光纤光谱仪5通过光纤8接收反射出来的紫外光谱。
所述紫外光源1和紫外光纤光谱仪5接有电源7，所述紫外光纤光谱仪5与所述计算机6通过USB进行连接。
所述计算机6连接有触屏显示器9，所述触屏显示器9用于查看检测数据和设置整个系统参数。
实施例
一种H2S气体紫外光谱检测方法，包括以下步骤：
步骤一，所述长光程气体吸收池3吸入井下待检测气体，等待检测；
步骤二，所述紫外光源1产生紫外光，所述紫外光通过光纤准直系统2准直后入射进所述长光程气体吸收池3；
步骤三，所述紫外光经长光程气体吸收池3里面的光学系统反射，反射后的紫外光谱被所述紫外光纤光谱仪5接收；
步骤四，所述紫外光纤光谱仪5将接收到的紫外光谱传送给计算机6进行处理并存储相应结果。
所述计算机6通过USB总线采集紫外光纤光谱仪5的光谱数据和操控光谱仪。
所述计算机6通过软件内建的数学模型计算所述长光程气体吸收池3内的H2S气体浓度。
所述计算机6自动保存所有的采集数据以备查询；用户通过触屏显示器9查看数据和设置整个系统参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种H2S气体紫外光谱检测装置，包括紫外光源、光纤准直系统、长光程气体吸收池、光纤聚焦系统、紫外光纤光谱仪和计算机，其特征在于：所述紫外光源位于光纤准直系统一侧，用于发射紫外光；所述光纤准直系统位于长光程气体吸收池一侧，用于将所述紫外光进行准直后入射到长光程气体吸收池入光口；所述长光程气体吸收池用于装待检测气体，并将入射进来的紫外光经过多次反射以后反射出去并由光纤聚焦系统聚焦到光纤；所述紫外光纤光谱仪位于所述长光程气体吸收池的一侧，用于接收光纤聚焦系统聚焦到光纤的光；所述计算机用于接收所述紫外光纤光谱仪的光谱数据，并进行计算处理和存储。
2.根据权利要求1所述的一种H2S气体紫外光谱检测装置，其特征在于：所述长光程气体吸收池为一长方体，在长方体靠近光纤准直系统的一侧开有上下两个透明孔，上部透明孔用于透射光纤准直系统准直后的所述紫外光，下部透明孔用于透射反射后的紫外光；长方体的内部设有反射镜，靠近光纤聚焦系统一侧设有一个较大的反射镜，另一侧设有两个较小的反射镜，用于将透射进来的紫外光进行多次反射。
3.根据权利要求2所述的一种H2S气体紫外光谱检测装置，其特征在于：所述长光程气体吸收池包括入气口和出气口，所述入气口通过导气管将待检测气体导入，所述出气口用于将气体导出。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种H2S气体紫外光谱检测装置，其特征在于：所述光纤准直系统通过光纤将紫外光入射进所述长光程气体吸收池；所述紫外光纤光谱仪通过光纤接收反射出来的紫外光谱。
5.根据权利要求4所述的一种H2S气体紫外光谱检测装置，其特征在于：所述紫外光源和紫外光纤光谱仪接有电源，所述紫外光纤光谱仪与所述计算机通过USB进行连接。
6.根据权利要求5所述的一种H2S气体紫外光谱检测装置，其特征在于：所述计算机连接有触屏显示器，所述触屏显示器用于查看检测数据和设置整个系统参数。
7.根据权利要求1所述的一种H2S气体紫外光谱检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，所述长光程气体吸收池通过抽气泵吸入待检测气体，等待检测；
步骤二，所述紫外光源产生紫外光，所述紫外光通过光纤准直系统准直后入射进所述长光程气体吸收池；
步骤三，所述紫外光经长光程气体吸收池里面的光学系统反射，反射后的光通过光纤聚焦系统聚焦到光纤，并由光纤传导到所述的紫外光纤光谱仪，被所述紫外光纤光谱仪接收；
步骤四，所述紫外光纤光谱仪将接收到的紫外光谱传送给计算机进行处理并存储相应结果。
8.根据权利要求7所述的一种H2S气体紫外光谱检测方法，其特征在于：所述计算机通过USB总线采集紫外光纤光谱仪的光谱数据和操控光谱仪。
9.根据权利要求8所述的一种H2S气体紫外光谱检测方法，其特征在于：所述计算机通过软件内建的数学模型计算所述长光程气体吸收池内的H2S气体浓度。
10.根据权利要求9所述的一种H2S气体紫外光谱检测方法，其特征在于：所述计算机自动保存所有的采集数据以备查询；用户通过触屏显示器查看数据和设置整个系统参数。
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