CN114324277B - 多种气体的检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了多种气体的检测装置和方法，所述多种气体的检测装置包括光源、第一气体室和第一探测器，所述光源发出的测量光对应二氧化硫的吸收谱线，所述多种气体包括二氧化硫和氮氧化物；还包括：第二气体室具有进口和出口，所述测量光用于将所述第二气体室内的氧气转换为臭氧；第三气体室连通所述出口；所述测量光的波长对应二氧化氮的吸收谱线；光隔离模块设置在所述第二气体室和第三气体室之间，用于控制穿过所述第二气体室的测量光是否进入所述第三气体室；第二探测器接收所述第三气体室内的荧光；分析模块用于根据第二探测器的输出信号得出所述第三气体内氮氧化物的含量。本发明具有结果简单、同时检测多种气体等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体分析，特别涉及多种气体的检测装置和方法。
背景技术
目前，在很多应用场景中均需同时检测二氧化硫和氮氧化物两种因子，例如针对空气质量六参数、烟气气态污染物的检测环境。对于二氧化硫的检测大多使用紫外荧光法，氮氧化物常利用化学发光法来检测，这种情况造成针对这两种因子的检测需使用两款仪表，或根据紫外差分法用一台仪表来同时检测二氧化硫和氮氧化物，在依据紫外荧光法和化学发光法的检测原理基础上，两种因子无法实现用一台仪表来同时检测，造成二氧化硫和氮氧化物的检测成本非常大。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种多种气体的检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
多种气体的检测装置，所述多种气体的检测装置包括光源、第一气体室和第一探测器，所述光源发出的测量光对应二氧化硫的吸收谱线，所述多种气体包括二氧化硫和氮氧化物；所述多种气体的检测装置还包括：
第二气体室，所述第二气体室具有进口和出口，所述测量光用于将所述第二气体室内的氧气转换为臭氧；
第三气体室，所述第三气体室连通所述出口；所述测量光的波长对应二氧化氮的吸收谱线；
光隔离模块，所述光隔离模块设置在所述第二气体室和第三气体室之间，用于控制穿过所述第二气体室的测量光是否进入所述第三气体室；
第二探测器，所述第二探测器接收所述第三气体室内的荧光；
分析模块，所述分析模块用于根据第二探测器的输出信号得出所述第三气体内氮氧化物的含量。
本发明的目的还在于提供了一种多种气体的检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
多种气体的检测方法，所述多种气体包括氮氧化物和二氧化硫，所述多种气体的检测方法为：
光源发出的测量光依次进入第二气体室和第一气体室内；
第二气体室内的氧气被转换为臭氧，臭氧送第三气体室内，将一氧化氮转换为二氧化氮；
穿过第二气体室的测量光进入第三气体室内，激发二氧化氮发出第一荧光，分析所述第一荧光，得出第三气体室内氮氧化物的含量C1；
阻挡所述测量光进入所述第三气体室内，转换出的二氧化氮发出第二荧光，分析所述第二荧光，得出第三气体室内的一氧化氮的含量C2；
第一气体室内的二氧化硫吸收所述测量光，发出第三荧光，分析所述第三荧光，得出第一气体室内二氧化硫的含量C3。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
优选了光源，在仅使用一个光源和光隔离模块的基础上，实现了臭氧的转换、二氧化氮的转换，也即利用一个检测装置实现了氮氧化物、一氧化氮、二氧化氮和二氧化硫的检测，显著地降低成本；
光源、探测器和气体室等均是技术成熟的现有部件，可靠性好。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例二氧化硫检测方法的流程示意图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
本发明实施例的多种气体的检测装置，所述多种气体包括二氧化硫和氮氧化物，所述多种气体的检测装置包括：
光源、第一气体室和第一探测器，所述光源发出的测量光分别对应二氧化硫的吸收谱线，使得二氧化硫吸收测量光而发出荧光；
第二气体室，所述第二气体室具有进口和出口，所述测量光用于将所述第二气体室内的氧气转换为臭氧；
第三气体室，所述第三气体室的进口连通所述出口；所述测量光的波长对应二氧化氮的吸收谱线，从而使二氧化氮吸收测量光而转换为一氧化氮，进而被检测；
光隔离模块，所述光隔离模块设置在所述第二气体室和第三气体室之间，用于控制穿过所述第二气体室的测量光是否进入所述第三气体室；
第二探测器，所述第二探测器接收所述第三气体室内的荧光；
分析模块，所述分析模块用于分析第二探测器的输出信号，当所述测量光进入所述第三气体室内时，所述分析模块输出氮氧化物的含量；当所述测量光没有进入所述第三气体室内时，所述分析模块输出一氧化氮的含量。
为了覆盖二氧化硫和二氧化氮的吸收谱线以及接收气体室内的荧光，进一步地，仅有的一个光源是锌灯，所述第一探测器和第二探测器分别是光电倍增管。
为了降低结构复杂度，进一步地，所述测量光依次穿过所述第二气体室和第一气体室。
为了得到二氧化氮的含量，进一步地，所述多种气体的检测装置还包括：
计算模块，所述计算模块用于根据所述氮氧化物的含量和一氧化氮的含量，得出二氧化氮的含量。
图1示意性地给出了本发明实施例的多种气体的检测方法的流程图，所述多种气体包括氮氧化物和二氧化硫，如图1所示，所述多种气体的检测方法为：
光源发出的测量光依次进入第二气体室和第一气体室内；
第二气体室内的氧气被转换为臭氧，臭氧送第三气体室内，将一氧化氮转换为二氧化氮；
穿过第二气体室的测量光进入第三气体室内，激发二氧化氮发出第一荧光，分析所述第一荧光，得出第三气体室内氮氧化物的含量C1；
阻挡所述测量光进入所述第三气体室内，转换出的二氧化氮发出第二荧光，分析所述第二荧光，得出第三气体室内的一氧化氮的含量C2；
第一气体室内的二氧化硫吸收所述测量光，发出第三荧光，分析所述第三荧光，得出第一气体室内二氧化硫的含量C3。
为了得到二氧化氮的含量，进一步地，根据所述含量C1、含量C2得出第三气体室内二氧化氮的含量C4＝C1-C2。
为了覆盖二氧化硫和二氧化氮的吸收谱线以及接收气体室内的荧光，仅有的一个光源是锌灯，分别使用光电倍增管接收所述第三气体室和第一气体室内的荧光。
为了降低测量光对探测器的影响，进一步地，所述测量光的传输方向与所述光电倍增管光接收面的法线垂直。
实施例2：
根据本发明实施例1的多种气体的检测装置和方法的应用例。
在本应用例中，所述光源是锌灯，测量光的波长包含214nm，对应二氧化硫的吸收谱线；测量光依次穿过第二气体室和第一气体室，根据光隔离模块的工作状态使得穿过第二气体室的光根据需要地进入第三气体室，每个气体室具有进口和出口，使得气体流过气体室；光隔离模块采用快门装置，使得穿过第二气体室的测量光根据需要地进入第三气体室；所述第一探测器和第二探测器均采用光电倍增管，所述测量光的传输方向与二个光电倍增管光接收面的法线垂直。
本发明实施例的多种气体的检测方法，也即本实施例的检测装置的工作方法，如图1所示，所述多种气体的检测方法为：
光源发出的测量光依次进入第二气体室和第一气体室内；
空气进入第二气体室内，第二气体室内的氧气被转换为臭氧，臭氧送第三气体室内，将第三气体室内的待测气体中原有的一氧化氮转换为二氧化氮；
光隔离模块切换工作状态，使得穿过第二气体室的测量光进入第三气体室内，激发待测气体中原有的二氧化氮转换为一氧化氮，转换出的一氧化氮和臭氧反应生成二氧化氮，转换出的二氧化氮从激发态到基态时发出第一荧光，第二探测器接收所述第一荧光，分析单元分析第一荧光，得出第三气体室内氮氧化物(包括原有的一氧化氮和二氧化氮)的含量C1，计算含量C1需要考虑到进入的臭氧的体积；第三气体室内，待测气体中少数的二氧化氮分子会在一氧化氮和二氧化氮间来回转换，但鉴于待测气体是流动的，该部分分子数少，可忽略不计；
光隔离模块切换工作状态，阻挡所述测量光进入所述第三气体室内，待测气体中原有的二氧化氮转换为一氧化氮，一氧化氮和臭氧反应二氧化氮，转换出的二氧化氮从激发态到基态时发出第二荧光(待测气体中原有的二氧化氮不会发出荧光)，第二探测器接收所述第二荧光，分析单元分析所述第二荧光，得出第三气体室内的一氧化氮的含量C2，计算含量C2需要考虑到进入的臭氧的体积；
计算模块根据所述含量C1、含量C2得出第三气体室内待测气体中二氧化氮的含量C4＝C1-C2。
第一气体室内的二氧化硫吸收所述测量光，发出第三荧光，第一探测器接收所述第三荧光，分析单元分析所述第三荧光，得出第一气体室内二氧化硫的含量C3。
Claims (10)
1.多种气体的检测装置，所述多种气体的检测装置包括光源、第一气体室和第一探测器，所述光源发出的测量光对应二氧化硫的吸收谱线，所述多种气体包括二氧化硫和氮氧化物；其特征在于，所述多种气体的检测装置还包括：
第二气体室，所述第二气体室具有进口和出口，所述测量光用于将所述第二气体室内的氧气转换为臭氧；
第三气体室，所述第三气体室连通所述出口；所述测量光的波长对应二氧化氮的吸收谱线；
光隔离模块，所述光隔离模块设置在所述第二气体室和第三气体室之间，用于控制穿过所述第二气体室的测量光是否进入所述第三气体室；
第二探测器，所述第二探测器接收所述第三气体室内的荧光；
分析模块，所述分析模块用于根据第二探测器的输出信号得出所述第三气体室内氮氧化物的含量。
2.根据权利要求1所述的多种气体的检测装置，其特征在于，仅有的一个光源是锌灯，所述第一探测器和第二探测器分别是光电倍增管。
3.根据权利要求1所述的多种气体的检测装置，其特征在于，所述测量光依次穿过所述第二气体室和第一气体室。
4.根据权利要求1所述的多种气体的检测装置，其特征在于，当所述测量光进入所述第三气体室内时，所述分析模块输出氮氧化物的含量；当所述测量光没有进入所述第三气体室内时，所述分析模块输出一氧化氮的含量。
5.根据权利要求4所述的多种气体的检测装置，其特征在于，所述多种气体的检测装置还包括：
计算模块，所述计算模块用于根据所述氮氧化物的含量和一氧化氮的含量，得出二氧化氮的含量。
6.多种气体的检测方法，所述多种气体包括氮氧化物和二氧化硫，所述多种气体的检测方法为：
光源发出的测量光依次进入第二气体室和第一气体室内；
第二气体室内的氧气被转换为臭氧，臭氧送第三气体室内，将一氧化氮转换为二氧化氮；
穿过第二气体室的测量光进入第三气体室内，激发二氧化氮发出第一荧光，分析所述第一荧光，得出第三气体室内氮氧化物的含量C1；
阻挡所述测量光进入所述第三气体室内，转换出的二氧化氮发出第二荧光，分析所述第二荧光，得出第三气体室内的一氧化氮的含量C2；
第一气体室内的二氧化硫吸收所述测量光，发出第三荧光，分析所述第三荧光，得出第一气体室内二氧化硫的含量C3。
7.根据权利要求6所述的多种气体的检测方法，其特征在于，根据所述含量C1、含量C2得出第三气体室内二氧化氮的含量C4= C1- C2。
8.根据权利要求6所述的多种气体的检测方法，其特征在于，仅有的一个光源是锌灯，分别使用光电倍增管接收所述第三气体室和第一气体室内的荧光。
9.根据权利要求8所述的多种气体的检测方法，其特征在于，所述测量光的传输方向与所述光电倍增管光接收面的法线垂直。
10.根据权利要求6所述的多种气体的检测方法，其特征在于，所述测量光依次穿过所述第二气体室和第一气体室。
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