CN117783030A - 一种恒温气体分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温气体分析仪，包括壳体、控制模块、紫外光源、测量气室、紫外光谱仪和温控组件，壳体内部形成空腔，紫外光源、测量气室、紫外光谱仪和温控组件均设置在空腔中，测量气室的进气口和出气口伸出壳体，控制模块控制温控组件将空腔中的空气加热至预设温度并保持恒定。本发明通过将测量气室和紫外光谱仪均设置在壳体所围成的密闭空腔中，使各其与外界环境隔绝，避免外界温度变化对其造成影响，且还在壳体围成的空腔中增设温控组件，能够使空腔中的空气温度快速达到预设温度并保持恒定，使容易受温度变化影响的部件一直处于最佳工作环境温度中，从而进一步保证了分析测量精度。

Description

一种恒温气体分析仪

技术领域

本发明属于光学分析仪器技术领域，具体涉及一种利用紫外差分吸收光谱技术(DOAS)实现气体检测的恒温气体分析仪。

背景技术

对于紫外差分吸收光谱测气(DOAS)分析仪，当温度变化时会引起紫外光谱仪和气池的变化，而这些变化会引起气体分析测量误差，严重时该类气体分析仪甚至无法工作。

现有的气体分析仪会采用分别对紫外光谱仪和光学气体测量池加热恒温的方法，以减少因温度变化对紫外光谱仪和光学气体测量池的影响，避免造成测量不准。而目前所采用的方法普遍是，如图1-2所示，在紫外光谱分析仪030和光学气体测量池040上设置加热条010，然后用保温材料020将紫外光谱分析仪030和加热条010、光学气体测量池040和加热条整010体包裹起来，其中011是加热条010的电极。这种加热方式的缺点是加热较慢，且热分布不均匀，容易造成光学气体测量池变形。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种恒温气体分析仪，以解决现有的气体分析仪加热较慢、热分布不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种恒温气体分析仪，包括壳体、控制模块、紫外光源、测量气室、紫外光谱仪和温控组件，所述壳体内部形成空腔，所述紫外光源、测量气室、紫外光谱仪和温控组件均设置在所述空腔中，所述测量气室的进气口和出气口伸出壳体；所述控制模块控制紫外光源发出紫外光，所述紫外光穿过测量气室中的被测气体后，再被所述紫外光谱仪接收并进行处理分析；所述控制模块控制温控组件将所述空腔中的空气加热至预设温度并保持恒定。

一种可能的实施方式中，所述温控组件包括用于对所述空腔中的空气进行加热的加热装置，以及用于检测所述空腔中的空气温度的温度传感器，所述控制模块根据温度传感器检测到的温度值控制加热装置的工作状态。

一种可能的实施方式中，所述温控组件还包括空气循环装置，用于使所述空腔中的空气进行内循环。

一种可能的实施方式中，所述空气循环装置靠近加热装置设置。

一种可能的实施方式中，该恒温气体分析仪还包括显示模块，所述显示模块设置在壳体外部，用于显示所述紫外光谱仪测得的被测气体吸收光谱和被测气体浓度。

一种可能的实施方式中，所述测量气室的进气口设有气泵，用于向测量气室中抽送被测气体。

一种可能的实施方式中，所述气泵的吸气口设有用于对被测气体进行过滤的气体过滤装置。

一种可能的实施方式中，所述壳体外侧包裹有保温层。

一种可能的实施方式中，所述紫外光源为脉冲氙灯、氘灯、紫外LED其中之一。

一种可能的实施方式中，所述加热装置为电加热管、电加热条、电加热丝其中之一，所述空气循环装置为风扇。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过将测量气室和紫外光谱仪均设置在壳体所围成空腔中，使各其与外界环境隔绝，避免外界温度变化对其造成影响，且还在壳体围成的空腔中增设温控组件，能够使空腔中的空气温度快速达到预设温度并保持恒定，使容易受温度变化影响的部件一直处于最佳工作环境温度中，从而进一步保证了分析测量精度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是现有技术中在紫外光谱分析仪上设置加热带和保温层的结构示意图；

图2是现有技术中在光学气体测量池上设置加热带和保温层的结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的一种恒温气体分析仪的结构示意图；

图4是采用本发明实施例1的恒温气体分析仪测得的SO₂气体吸收光谱。

其中：

1、壳体；11、空腔；12、保温层；2、控制模块；3、紫外光源；4、测量气室；5、紫外光谱仪；6、温控组件；61、加热装置；62、温度传感器；63、空气循环装置；7、显示模块；8、气泵；9、气体过滤装置；10、光纤。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。所述“数量”也不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应理解，设备的每个元件或方法的每个步骤都可以由设备术语或方法术语来描述。此类术语可以在需要时被取代，使得本发明授权的隐含广泛涵盖范围得以明确。仅作为一个实例，应理解，方法的所有步骤可以被公开作为动作、采取所述动作的手段，或者引起所述动作的元件。类似地，设备的每个元件可以被公开作为物理元件或所述物理元件所促进的动作。仅作为一个实例，“连接器”的公开内容应被理解为涵盖“连接”动作的公开内容无论是否明确讨论-并且相反地，如果公开了“连接”动作，此公开内容应被理解为涵盖“连接器”和甚至“用于连接的装置”的公开内容。用于每个元件或步骤的这些替代术语应被理解为明确地包含在说明书中。

实施例1

本发明实施例1提供一种恒温气体分析仪，如图3所示，包括壳体1、控制模块2、紫外光源3、测量气室4、紫外光谱仪5和温控组件6，所述壳体1内部形成空腔11，所述紫外光源3、测量气室4、紫外光谱仪5和温控组件6均设置在所述空腔11中，所述测量气室4的进气口和出气口伸出壳体1；所述控制模块2控制紫外光源3发出紫外光，所述紫外光穿过测量气室4中的被测气体后，再被所述紫外光谱仪5接收并进行处理分析；所述控制模块2控制温控组件6将所述空腔11中的空气加热至预设温度并保持恒定。

采用上述技术方案后，本发明通过将测量气室4和紫外光谱仪5均设置在壳体1所围成的空腔11中，使其与外界环境隔绝，避免外界温度变化对其造成影响，且还在壳体1围成的空腔11中增设温控组件6，能够使空腔11中的空气温度快速达到预设温度并保持恒定，使容易受温度变化影响的部件一直处于最佳工作环境温度中，从而进一步保证了分析测量精度。

进一步地，所述空腔11为密闭腔体。

在一个实施例中，如图3所示，所述温控组件6包括加热装置61和温度传感器62，所述加热装置61与控制模块2电连接，用于对所述空腔11中的空气进行加热；所述温度传感器62与控制模块2电连接，用于检测所述空腔11中的空气温度。所述控制模块2根据温度传感器62检测到的温度值控制加热装置61的工作状态。

为保证温度传感器62检测到的温度能够真实反映空腔11中的空气温度，温度传感器62应尽量远离加热装置61。也可在空腔11中分散设置多个温度传感器62，采集不同位置的空气温度，通过控制模块2计算多个温度传感器62的平均温度值，如此即可以获得空腔11中空气温度分布，也可以获得空腔11中平均温度，以便精确控制其温度。

当空腔11中的空气温度低于预设温度时(预设温度指测量气室4和紫外光谱仪5的最佳工作环境温度，例如35℃、40℃等)，控制模块2控制加热装置61通电加热，直至空腔11中的空气温度达到预设温度，控制模块2控制加热装置61停止加热。或者，当空腔11中的空气温度达到预设温度时，控制模块2调整加热装置61的工作状态，使加热装置61以一定的加热占空比进行加热，从而使空腔11中的空气温度恒定在预设温度。

进一步地，上述温控组件6还包括空气循环装置63，所述空气循环装置63与控制模块2电连接，用于使所述空腔11中的空气进行内循环，从而使空腔11中的温度均匀。

具体地，所述空气循环装置63靠近加热装置61设置，以使加热装置61产生的热量尽快散发到整个空腔11中，避免热量过于集中，使空腔11中各个位置的温度尽可能均匀一致，以避免热量过于集中在某一部位而引起某些组件的变形。

在一个实施例中，所述加热装置61为电加热管、电加热条、电加热丝其中之一，所述空气循环装置63为风扇。

在一个实施例中，该恒温气体分析仪还包括显示模块7，所述显示模块7设置在壳体1外部，并与控制模块2电连接，用于显示所述紫外光谱仪5测得的被测气体吸收光谱(例如图4，为该恒温气体分析仪测得的SO₂气体吸收光谱)，以及紫外光谱仪5根据比尔-朗伯吸收定律计算出的被测气体浓度。另外，显示模块7可以为触摸屏，不仅能够显示被测气体的吸收光谱和被测气体浓度，还能可视化输入控制指令(例如输入预设温度等)。

在一个实施例中，所述测量气室4的进气口设有气泵8，所述气泵8与控制模块2电连接，用于向测量气室4中抽送被测气体。

进一步地，所述气泵8的吸气口设有气体过滤装置9，以过滤掉被测气体中的灰尘等颗粒杂质，避免灰尘等进入测量气室4中对分析测量精度造成影响。

控制模块2设置在壳体1外侧，控制模块2不仅用于控制紫外光源3、测量气室4、紫外光谱仪5、温控组件6和气泵8的工作状态，还可外接电源，为上述各部件供电。

此外，还在壳体1外侧包裹有保温层12，避免空腔11中的空气通过壳体1与外界环境产生热交换，进一步提升了恒温效果。

在一个实施例中，所述紫外光源3为脉冲氙灯、氘灯、紫外LED其中之一。

本发明的恒温气体分析仪的工作过程为：

①通过显示模块7向控制模块2输入预设温度；

②控制模块2控制加热装置61和空气循环装置63开启；

③待温度传感器62检测到的空气温度达到预设温度时，控制模块2控制加热装置61开始以一定的加热占空比进行加热，使空腔11中的空气温度恒定在预设温度；

④控制模块2控制气泵8开启，被测气体经气体过滤器过滤后进入测量气室4；

⑤控制模块2控制紫外光源3和紫外光谱仪5开启，紫外光源3发出的紫外光穿过测量气室4中的被测气体(被测气体分子吸收特定波长的紫外光)后被紫外光谱仪5接收，紫外光谱仪5将接收到的光信号转换为电信号，并对电信号进行处理后生成被测气体的吸收光谱以及计算出被测气体的浓度，并显示在显示模块7上。

本发明通过将紫外光源3、测量气室4和紫外光谱仪5均设置在壳体1所围成的密闭空腔11中，使各其与外界环境隔绝，避免外界温度变化对其造成影响，且还在壳体1围成的空腔11中增设温控组件6，能够使空腔11中的空气温度快速达到预设温度并保持恒定，使测量气室4和紫外光谱仪5处于最佳工作环境温度中，从而进一步保证了分析测量精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种恒温气体分析仪，其特征在于，包括壳体、控制模块、紫外光源、测量气室、紫外光谱仪和温控组件，所述壳体内部形成空腔，所述紫外光源、测量气室、紫外光谱仪和温控组件均设置在所述空腔中，所述测量气室的进气口和出气口伸出壳体；所述控制模块控制所述紫外光源发出紫外光，所述紫外光穿过所述测量气室中的被测气体后，再被所述紫外光谱仪接收并进行处理分析；所述控制模块控制所述温控组件将所述空腔中的空气加热至预设温度并保持恒定。

2.根据权利要求1所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，所述温控组件包括用于对所述空腔中的空气进行加热的加热装置，以及用于检测所述空腔中的空气温度的温度传感器，所述控制模块根据温度传感器检测到的温度值控制加热装置的工作状态。

3.根据权利要求2所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，所述温控组件还包括空气循环装置，用于使所述空腔中的空气进行内循环。

4.根据权利要求3所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，所述空气循环装置靠近所述加热装置设置。

5.根据权利要求1所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块设置在壳体外部，用于显示所述紫外光谱仪测得的被测气体吸收光谱和被测气体浓度。

6.根据权利要求1所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，所述测量气室的进气口设有气泵，用于向测量气室中抽送被测气体。

7.根据权利要求6所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，所述气泵的吸气口设有用于对被测气体进行过滤的气体过滤装置。

8.根据权利要求1所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，所述壳体外侧包裹有保温层。

9.根据权利要求1所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，所述紫外光源为脉冲氙灯、氘灯、紫外LED其中之一。

10.根据权利要求3或4所述的一种恒温气体分析仪，其特征在于，所述加热装置为电加热管、电加热条、电加热丝其中之一，所述空气循环装置为风扇。