CN112255228A - 一种空气中氮氧化物在线检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气中氮氧化物在线检测设备，属于大气监测技术领域，包括壳体及安装在所述壳体内部的检测组件，所述壳体通过两块平行设置的网孔板分为由底到顶的三个区域，两个所述网孔板之间形成的中部区域为工作室，所述网孔板的顶部和底部区域为散热室，所述检测组件安装在工作室内部；所述检测组件包括零气过滤器、用于NO氧化成NO2的氧化滤料筒、臭氧发生器、用于NO2转化成NO的转换炉、用于NO与臭氧反应的反应室和采集所述反应室光电信号的光电倍增管，所述光电倍增管与信号采集处理单元信号连接，通过所述信号采集处理单元接收到的光电信号计算出氮氧化物总浓度、NO浓度和NO2浓度。通过壳体的三层结构方便检测组件工作的高效散热。

Description

一种空气中氮氧化物在线检测设备

技术领域

本发明涉及大气监测系统技术领域，特别涉及一种空气中氮氧化物在线检测设备。

背景技术

氮氧化物对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的主要物质和消耗臭氧的一个重要因子，氮氧化物对眼睛和上呼吸道粘膜刺激较轻，主要侵入呼吸道深部的细支气管及肺泡，对人体健康造成危害。鉴于氮氧化物具有以上危害，有必要进行氮氧化物的测定，以了解和掌握空气中氮氧化物的浓度情况，进行大气质量评价，进而提出警戒限度。通过长期监测还可为修订或制定国家卫生标准及其他环境保护法规积累资料，为预测预报创造条件。

目前大多数的氮氧化物浓度检测均采用NO与臭氧之间的化学反应产生的电信号来测量样气中的各项氮氧化物浓度含量，但是现有的检测设备需要多项设备配合使用，结构复杂，出现故障不易检修更换，并且堆积在一起的各项设备导致工作产生的热量散不出去，在高温环境，光电检测的仪器无法稳定运行，给氮氧化物的检测工作带来不便，而且传统的检测装置通过光电信号计算出氮氧化物的浓度值，缺少参考信号进行比对，导致检测结果容易出现误差，从而影响氮氧化物的测量精度。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述传统的氮氧化物含量检测装置散热效果差、结构复杂出现故障不易更换以及测量精度差的问题而提供一种空气中氮氧化物在线检测设备，具有模块化设计，方便零部件的拆卸和更换，壳体三层结构提高散热效果，测量精度高的优点。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种空气中氮氧化物在线检测设备，包括壳体及安装在所述壳体内部的检测组件，所述壳体通过两块平行设置的网孔板分为由底到顶的三个区域，两个所述网孔板之间形成的中部区域为工作室，所述网孔板的顶部和底部区域为散热室，所述检测组件安装在工作室内部；

所述检测组件包括零气过滤器、用于NO氧化成NO2的氧化滤料筒、臭氧发生器、用于NO2转化成NO的转换炉、用于NO与臭氧反应的反应室和采集所述反应室光电信号的光电倍增管，所述光电倍增管与信号采集处理单元信号连接，通过所述信号采集处理单元接收到的光电信号计算出氮氧化物总浓度、NO浓度和NO2浓度。

优选的，所述散热室内部均安装散热风扇，外部安装带有散热孔的散热挡板，顶部散热室为进风道，底部散热室为出风道，与工作室形成散热风路。

优选的，所述零气过滤器出气端、氧化滤料筒出气端和转换炉进气端之间通过第一三通阀管道连接，转换炉出气端、第一三通阀出气端和反应室进气端之间通过第二三通阀管道连接。

优选的，所述臭氧发生器和反应室的进气端之间还管道连接有臭氧净化器，反应室的出气端管道连接有臭氧吸附器。

优选的，所述管道连接通过连接法兰可拆卸式固定。

优选的，所述臭氧发生器包括依次管道连接的空气压缩机、空气干燥器和臭氧反应器。

优选的，所述空气压缩机的进气端连接采气管，采气管连接采气头，所述采气头上开设朝着不同方位的采气孔，采气孔表面铺设防尘网。

优选的，所述光电倍增管的底部安装帕尔制冷贴，帕尔制冷贴的制冷面贴着光电倍增管，热面贴着散热翅片，且所述散热翅片上安装散热风扇。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过将壳体设置成三层结构，检测组件安装在壳体的中间区域，顶部和底部不会密封，再利用顶部和底部散热室的散热风扇散热，提高了散热效果，也保证检测组件不易受潮；检测组件由各个电器设备管道连接组成，方便单个电器设备的拆卸和更换，通过臭氧和样气中的NO反应产生的光电信号来测得样气中的NO含量，通过将NO2转换为NO与臭氧反应产生的光电信号来测得氧气中的氮氧化物总量，从而也测出氮氧化物总量中的N02含量，通过该装置可直接测出氮氧化物总量、NO和N02含量，结构简单，准确性较强。

附图说明

图1为本发明的检测设备整体结构示意图。

图2为本发明的散热室结构示意图。

图3为本发明的臭氧净化器结构示意图。

图4为本发明的采气头结构示意图。

图5为本发明的检测设备各电子器件连接系统图。

图6为本发明的光电倍增管散热结构示意图。

图中：1、壳体，2、网孔板，3、零气过滤器，4、氧化滤料筒，5、臭氧发生器，6、第一三通阀，7、转换炉，8、第二三通阀，9、反应室，10、信号采集处理单元，11、光电倍增管，12、臭氧净化器，13、臭氧吸附器，14、工作室，15、散热室，16、散热风扇，17、散热挡板，18、空气压缩机，19、采气管，20、采气头，21、空气干燥器，22、臭氧反应器，23、采气孔，24、防尘网。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2所示，一种空气中氮氧化物在线检测设备，包括壳体1及安装在壳体1内部的检测组件，壳体1通过两块平行设置的网孔板2分为由底到顶的三个区域，两个网孔板2之间形成的中部区域为工作室14，网孔板2的顶部和底部区域为散热室15，检测组件安装在工作室14内部，检测组件安装在工作室14内部，顶部和底部不与壳体1接触，且采用网孔板2作为工作室14的底部和顶部，且与散热室15连通，这样检测组件的散热效果大大提高，而且也不易受潮，散热室15内部均安装散热风扇16，外部安装带有散热孔的散热挡板17，顶部散热室15为进风道，底部散热室15为出风道，与工作室14形成散热风路，风路从顶部散热室15进入，再经过检测组件，从底部散热室15排出，这样将检测组件工作产生的热量带出壳体1，而且壳体1采用上方进风，下方出风的结构，灰尘不易从散热口进入壳体1内部，也提高了防尘效果；

如图5所示，检测组件包括零气过滤器3、用于NO氧化成NO2的氧化滤料筒4、臭氧发生器5、用于N02转化成N0的转换炉7、用于NO与臭氧反应的反应室9和采集反应室9光电信号的光电倍增管11，光电倍增管11与信号采集处理单元10信号连接，通过信号采集处理单元10接收到的光电信号计算出氮氧化物总浓度、NO浓度和NO2浓度，零气过滤器3用来过滤掉空气的杂质，使样气更加纯净，在检测样气中的氮氧化物含量时，先将通过零气过滤器3的样气直接输入反应室9内，臭氧发生器5制备的臭氧也输入反应室9，臭氧通过与样气中的NO发生化学反应，产生光信号被光电倍增管11采集到输入给信号采集处理单元10，作为NO信号；将通过零气过滤器3的样气直接输入转换炉7内，将样气中的NO2转换为NO，并将转换后的气体输入反应室9内，臭氧发生器5制备的臭氧也输入反应室9，臭氧通过与样气中的NO发生化学反应，产生光信号被光电倍增管11采集到输入给信号采集处理单元10，作为总信号；将样气通过氧化滤料筒4，将样气中的NO氧化成NO2再输入反应室9内，臭氧发生器5制备的臭氧也输入反应室9，由于NO2不与臭氧反应，因此信号采集处理单元10采集到光电倍增管11的信号，作为参考信号；信号采集处理单元10在检测样气中的NO含量时，可以通过将NO信号值减去参考信号值，得到NO的含量值，在检测样气中的氮氧化物总含量时，将总信号值减去参考信号值，得到氮氧化物的总含量值，在检测样气中的NO2含量值时，将将总信号值减去参考信号值，再减去NO信号值，得到NO2的含量值。

零气过滤器3出气端、氧化滤料筒4出气端和转换炉7进气端之间通过第一三通阀6管道连接，转换炉7出气端、第一三通阀6出气端和反应室9进气端之间通过第二三通阀8管道连接，两个三通阀用来切换样气的流通方向，根据检测需求选择不同的通道，臭氧发生器5和反应室9的进气端之间还管道连接有臭氧净化器12，反应室9的出气端管道连接有臭氧吸附器13，臭氧净化器12用来提高臭氧的纯度，提高反应室9的反应效率，臭氧吸附器13用来吸收多余未反应的臭氧，防止臭氧污染环境，管道连接通过连接法兰可拆卸式固定，通过可拆卸式固定法兰连接各个管道，使管道方便拆卸，便于单个电器的拆卸和安装。

如图3和图4所示，臭氧发生器5包括依次管道连接的空气压缩机18、空气干燥器21和臭氧反应器22，空气压缩机18将空气压缩送入空气干燥器21中干燥处理，将干燥后的空气输入臭氧反应器22进行高压电击产生臭氧输送给反应室9，空气压缩机18的进气端连接采气管19，采气管19连接采气头20，采气头20上开设朝着不同方位的采气孔23，采气孔23表面铺设防尘网24，空气压缩机18的进气端采用多方进气的采集头20采集空气，增加了空气进气量，而且防尘网24也可以防止灰尘进入空气压缩机18，对空气压缩机18提供了保护，延长了臭氧发生器5的使用寿命。

如图6所示，光电倍增管11的底部安装帕尔制冷贴25，帕尔制冷贴25的制冷面贴着光电倍增管11，热面贴着散热翅片26，且散热翅片26上安装散热风扇27，上述转换炉7的温度需要加热到380℃，光电倍增管11需要在0℃以下工作，因此通过高精度电桥式温度检测来检测工作温度，光电倍增管11通过帕尔制冷贴25进行降温，帕尔制冷贴25通过半导体制冷，冷的一面贴着光电倍增管11，热的一面通过散热风扇27配合散热翅片26将高温带走。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种空气中氮氧化物在线检测设备，包括壳体(1)及安装在所述壳体(1)内部的检测组件，其特征在于，所述壳体(1)通过两块平行设置的网孔板(2)分为由底到顶的三个区域，两个所述网孔板(2)之间形成的中部区域为工作室(14)，所述网孔板(2)的顶部和底部区域为散热室(15)，所述检测组件安装在工作室(14)内部；

所述检测组件包括零气过滤器(3)、用于NO氧化成NO2的氧化滤料筒(4)、臭氧发生器(5)、用于N02转化成N0的转换炉(7)、用于NO与臭氧反应的反应室(9)和采集所述反应室(9)光电信号的光电倍增管(11)，所述光电倍增管(11)与信号采集处理单元(10)信号连接，通过所述信号采集处理单元(10)接收到的光电信号计算出氮氧化物总浓度、NO浓度和NO2浓度。

2.根据权利要求1所述的一种空气中氮氧化物在线检测设备，其特征在于，所述散热室(15)内部均安装散热风扇(16)，外部安装带有散热孔的散热挡板(17)，顶部散热室(15)为进风道，底部散热室(15)为出风道，与工作室(14)形成散热风路。

3.根据权利要求2所述的一种空气中氮氧化物在线检测设备，其特征在于，所述零气过滤器(3)出气端、氧化滤料筒(4)出气端和转换炉(7)进气端之间通过第一三通阀(6)管道连接，转换炉(7)出气端、第一三通阀(6)出气端和反应室(9)进气端之间通过第二三通阀(8)管道连接。

4.根据权利要求1所述的一种空气中氮氧化物在线检测设备，其特征在于，所述臭氧发生器(5)和反应室(9)的进气端之间还管道连接有臭氧净化器(12)，反应室(9)的出气端管道连接有臭氧吸附器(13)。

5.根据权利要求3或4所述的一种空气中氮氧化物在线检测设备，其特征在于，所述管道连接通过连接法兰可拆卸式固定。

6.根据权利要求1或4所述的一种空气中氮氧化物在线检测设备，其特征在于，所述臭氧发生器(5)包括依次管道连接的空气压缩机(18)、空气干燥器(21)和臭氧反应器(22)。

7.根据权利要求6所述的一种空气中氮氧化物在线检测设备，其特征在于，所述空气压缩机(18)的进气端连接采气管(19)，采气管(19)连接采气头(20)，所述采气头(20)上开设朝着不同方位的采气孔(23)，采气孔(23)表面铺设防尘网(24)。

8.根据权利要求1所述的一种空气中氮氧化物在线检测设备，其特征在于，所述光电倍增管(11)的底部安装帕尔制冷贴(25)，帕尔制冷贴(25)的制冷面贴着光电倍增管(11)，热面贴着散热翅片(26)，且所述散热翅片(26)上安装散热风扇(27)。

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