CN201075086Y - 一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统，包括光发射和光接收装置、信号分析装置、机械连接结构和测量探头，光发射和光接收装置通过机械连接结构配接在被测气体管道上；在测量探头上安装第一C形管，分析系统还包括附加管、控制装置和气体置换装置；附加管是安装在第一C形管内且转动后覆盖第一C形管的缺口的第二C形管，在被测气体管道内且在测量光路上形成与被测气体隔绝的密闭管道，通过转动第二C形管调节其相对第一C形管的位置而使分析系统处于标定或测量状态；控制装置用于使第二C形管和第一C形管形成与被测气体隔绝的密闭管道，由已知浓度气体气源、阀门和通气接头组成的气体置换装置与形成的密闭管道连通。

Description

一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统

技术领域

本实用新型涉及在位式气体分析系统，特别涉及一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统。

背景技术

在位式气体分析系统与传统采样方式气体分析系统不同，它不需要采样和预处理过程，克服了传统采样方式气体分析系统的很多缺陷，具有系统简单，可靠性高，测量响应速度快，分析精度高，可以测量气体的浓度和速度等优点，在现代工业，科研，环保等领域获得了越来越广泛的应用。在位式气体分析系统可以采用多种吸收光谱技术来实现，如非分光红外光谱(NDIR)技术，差分光学吸收光谱(DOAS)技术，可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术。

一种较常用的在位式气体分析系统，包括光发射、光接收装置、信号分析装置以及测量探头。在被测气体管道上开有一个孔，在孔上焊接机械连接结构如法兰，光发射、光接收装置、信号分析装置通过机械连接结构安装在被测气体管道上，测量探头伸入被测过程气体管道内，在测量探头端面处安装有光折返装置，测量探头上设有测量开口使过程气流与测量光束作用。当被测气体含有较多粉尘等物质时，降低了测量开口内的测量光的透过率。为了解决这个技术问题，通常是在测量开口上覆盖一过滤器，过滤掉被测气体中的粉尘等固体颗粒物，使被测气体进入测量开口内。但这种技术方案也有不足：过滤器易堵塞，这样，被测气体就不能进入测量开口内，即使由于气体扩散可以进入测量开口内，但也会变成死气，也即是不再置换、流动的气体，使测量失去可靠性；而且还要定期清理集结在过滤器上的粉尘等固体颗粒物。

光源和电子元器件等的老化会导致分析系统参数的缓慢漂移，影响测量的准确性，因此需要对在位式气体分析系统进行周期性的标定。目前有少数几种具有在位标定功能的在位气体分析系统。

一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统，与上述系统不同的，还包括标定装置，该标定装置包括反射镜、控制装置和标定气体室。在分析系统测量时，经所述控制装置控制使所述反射镜离开测量光路，所述光发射装置发出的光穿过标定气体室、系统内的测量通道、被测气体后被光折返装置折返，后再穿过被测气体、系统内的测量通道、标定气体室后被光接收装置接收，接收信号送所述分析装置，从而得到被测气体的参数，如浓度。此时，所述标定气体室充有浓度为零的被测气体(零气)。在标定时，控制装置使所述反射镜进入测量光路，标定气体室中充有浓度为零的被测气体(零气)。所述光发射装置发出的光穿过标定气体室、系统内的测量通道后被反射镜反射，后再穿过系统内的测量通道、标定气体室后被光接收装置接收，从而进行分析系统调零；之后往所述标定气体室中充入浓度确定的被测气体(标气)，从而进行分析系统标定。

该技术能够实现在位标定，但该技术的装置复杂，比如：设置在测量光路上的反射镜，要能够把光发射装置发出的光反射回光接收装置；同时还需要控制装置使反射镜离开和进入测量光路，这要求较高的机械加工和装配精度；再有，所述反射镜是运动部件，造成在安装和调试时难度增加；还有，在标定时，光发射装置发出的光并没有进入被测气体管道，也没有被光折返装置折返，造成分析系统在标定时和在测量时的工作状况不同，标定精度较低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统，克服了现有具有在位标定功能的在位气体分析系统装置复杂、加工和安装精度要求高，安装调试难度高、标定精度低、测量可靠性低等缺点。

本实用新型采用的技术方案为：一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统，包括光发射装置、光接收装置、信号分析装置、机械连接结构和测量探头，光发射装置和光接收装置通过机械连接结构配接在被测气体管道上；所述测量探头的一端安装光折返装置；在所述测量探头上安装第一C形管，所述气体分析系统还包括附加管、控制装置和气体置换装置；

所述附加管是安装在所述第一C形管内可转动的第二C形管，所述第二C形管转动后可覆盖第一C形管的缺口，在被测气体管道内且在测量光路上形成与被测气体隔绝的密闭管道，通过转动第二C形管调节第二C形管相对第一C形管的位置而使气体分析系统处于标定或测量状态；

所述控制装置用于使第二C形管和第一C形管形成与被测气体隔绝的密闭管道，由已知浓度气体气源、阀门和通气接头组成的气体置换装置与形成的密闭管道连通。

作为优选，所述控制装置是安装在所述第二C形管上的手柄，所述手柄位于被测气体管道外的机械连接结构的径向滑动槽内。

作为优选，所述第二C形管的内部安装有镜片，转动后的第二C形管与第一C形管的缺口密封配合，所述的通气接头与镜片之间的第一C形管连接。

作为优选，在光接收装置或光发射装置与机械连接结构之间设有气体室，标定气源与所述气体室连接。

与现有的具有在位标定功能的在位式气体分析系统相比较，本实用新型的有益效果为：(1)装置简单，利用测量管道进行在位标定，无需运动部件；(2)装置的装配精度要求较现有技术要低，安装调试容易；(3)标定光程较长，标定结果可靠；(4)能够做到实时在位标定，使测量时和标定时的光路不变，提高了标定精度；(5)测量可靠性高，在测量探头上安装的第一C形管可以有效地阻挡被测气体中的粉尘等固体颗粒物，气体可以进入第一C形管内的测量光路上并不断置换，提高了测量的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的一种在位式气体分析系统的结构示意图；

图2是本实用新型的另一种在位式气体分析系统的结构示意图；

图3是图1、图2中分析系统的控制装置的剖面示意图；

图4是图3中第一、第二C形管在测量时的A-A图；

图5是图3中第一、第二C形管在标定时的A-A图；

图6是带有粉尘的气体流过第一C形管的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步详尽描述。

实施例1：

如图1所示，一种具有在位标定功能在位式气体分析系统，为非分光红外光谱(NDIR)气体分析系统，包括光发射、接收装置1和测量探头2。所述光发射、接收装置1通过机械连接结构安装在被测气体管道4上，光折返装置26安装在测量探头2的端面上。所述气体分析系统还包括附加管和控制装置。

如图3所示，所述测量探头2上还安装第一C形管21。所述附加管是安装在所述第一C形管21内侧可转动的第二C形管22，如图4所示。所述第二C形管22转动后能覆盖第一C形管21的缺口，如图5所示。

所述控制装置是安装在第二C形管22一端的手柄7，所述手柄7位于被测气体管道4外机械连接结构的径向滑动槽内。

气体置换装置是：第二C形管22的内部安装有镜片24，第二C形管22上设有O形圈23，使与第一C形管21密封，还设有O形圈25，使与机械连接结构保持密封；防止被测过程气体6进入到机械连接结构内部孔径中，两个镜片24之间是一定长度的测量光程。所述第一C形管21上设有通气接头31，已知浓度气体气源33(零气和标气)通过阀门32和所述通气接头31连接，所述通气接头31与两个镜片24之间的第一C形管21连通。

光发射装置1发出的光束穿过机械连接结构、C形管的内部后被所述光折返装置26折返，再穿过C形管、机械连接结构的内部后被光接收装置1接收，接收信号送信号分析装置。

上述气体分析系统的工作过程为：在标定时，转动手柄7使第二C形管22覆盖第一C形管21的缺口，如图5所示，在被测气体管道内形成一围绕测量光束的基本密闭管道；控制阀门32通过通气接头31往所述基本密闭管道中充入比被测气体管道4内压强大的零气，把所述基本密闭管道中的被测气体置换为零气；从而对分析系统进行调零操作。然后控制阀门32向所述基本密闭管道中充入比被测气体管道4内压强大的标气，对系统进行标定操作。

标定完成后，转动所述手柄7，从而转回所述第二C形管22，如图4所示。关闭阀门32，停止往第一C形管21内通标气，从而使分析系统恢复为测量状态。此时，第一C形管21有效地阻挡了被测气体中的粉尘等固体颗粒物进入测量光路，而气体可以自由地进入第一C形管21内的测量光路中，如图6所示。

实施例2：

如图2所示，一种具有在位标定功能在位式气体分析系统，为可调谐激光吸收光谱(TDLAS)气体分析系统，与实施例1不同的是，在靠近所述光接收装置1处设有气体室5，气体室5上有通气接头40、43，标定气源42(包括零气和标气)通过阀门41和通气接头40连接。

上述气体分析系统的工作过程为：在标定时，转动所述手柄7使第二C形管22覆盖第一C形管21的缺口，如图5所示，在被测气体管道4内形成一围绕测量光束的基本密闭管道；控制阀门32通过通气接头31往所述基本密闭管道中充入比被测气体管道4内压强大的零气，把所述基本密闭管道中的被测气体置换为零气；同时，所述标定气源42通过阀门41、通气接头40向所述气体室5内充入零气，从而对分析系统进行调零操作。然后控制阀门41向所述气体室5内充入标气，对系统进行标定操作。

标定完成后，转动所述手柄25，从而转回所述第二C形管22，如图4所示。关闭阀门32，停止往第一C形管21内通零气；同时向所述气体室5内充入零气，从而使分析系统恢复为测量状态。此时，第一C形管21有效地阻挡了被测气体中的粉尘等固体颗粒物进入测量光路，而气体可以自由地进入第一C形管21内的测量光路中，如图6所示。

需要指出的是，上述实施方式不应理解为对本实用新型保护范围的限制。本实用新型的关键是，在现有在位式气体分析系统的测量探头上安装第一C形管，并在第一C形管内安装可转动的第二C形管，所述第二C形管转动后覆盖第一C形管的缺口，在被测气体管道内且在测量光路上形成与被测气体隔绝的基本密闭管道，通过调节第二C形管相对第一C形管的位置而使气体分析系统处于标定或测量状态。在不脱离本实用新型精神的情况下，对本实用新型作出的任何形式的改变均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统，包括光发射装置、光接收装置、信号分析装置、机械连接结构和测量探头，光发射装置和光接收装置通过机械连接结构配接在被测气体管道上；所述测量探头的一端安装光折返装置；其特征在于：在所述测量探头上安装第一C形管，所述气体分析系统还包括附加管、控制装置和气体置换装置；

所述附加管是安装在所述第一C形管内可转动的第二C形管，所述第二C形管转动后可覆盖第一C形管的缺口，在被测气体管道内且在测量光路上形成与被测气体隔绝的密闭管道，通过转动第二C形管调节第二C形管相对第一C形管的位置而使气体分析系统处于标定或测量状态；

所述控制装置用于使第二C形管和第一C形管形成与被测气体隔绝的密闭管道，由已知浓度气体气源、阀门和通气接头组成的气体置换装置与形成的密闭管道连通。

2.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于：所述控制装置是安装在所述第二C形管上的手柄，所述手柄位于被测气体管道外的机械连接结构的径向滑动槽内。

3.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于：所述第二C形管的内部安装有镜片，转动后的第二C形管与第一C形管的缺口密封配合，所述的通气接头与镜片之间的第一C形管连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的分析系统，其特征在于：在光接收装置或光发射装置与机械连接结构之间设有气体室，标定气源与所述气体室连接。

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