CN203786030U - 一种便携式co2红外分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式CO₂红外分析仪。本实用新型公开了一种便携式CO₂红外分析仪，其包含气路系统、光学系统、电路系统，其特征在于所述电路系统含红外光源反馈稳流电路，所述光学系统中红外探测器为高性能锑化铟红外探测器件,其主要性能为：探测率D*1.2×10¹⁰vmH₂V₂/W^-1,响应率R280VW^-1,光敏主面积0.5×1mm²,响应波长2-7um,响应时间＜1us。本实用新型具有测量精度高、抗干扰能力强、响应迅速等优点，具备交流、直流两用功能，同时体积小、重量轻，使用方便，是室内检测CO₂的理想装备。

Description

一种便携式CO2红外分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种便携式CO₂红外分析仪。

背景技术

CO₂是导致“温室效应”的主要气体，它主要来源于煤、石油、天然气等燃料的燃烧以及工业废气的排放。空气中CO₂的本底浓度为400ppm左右，但近年来，空气中的CO₂含量有逐渐升高的趋势。据统计，从产业革命初期到20世纪90年代，空气中的CO₂含量增加了25%。空气中CO₂含量的增加对气候的影响主要是导致全球气候变暖。CO₂也是室内空气中的主要污染物之一，是室内和公共场所重要的检测指标之一。国家标准[GB/T17094－1997]规定了室内空气中CO₂的浓度限值为0.10%（小时平均值）。

气相色谱法检测空气中的CO2的浓度值，是经典方法，但由于存在操作相对繁琐、费时，仪器体积大并附带有钢瓶等，在室内中应用存在一定的困难。

检定管法由于误差大，作为准确测量室内中的CO₂浓度有一定的局限性。

红外分析法也是分析空气中CO₂的经典方法，有其独特的分析快速、灵敏度高、准确性好等特点，一直作为环境空气和密闭环境中分析的首选方法。但因红外光源辐射功率及红外探测器响应温度漂移等因素影响了红外分析法测量精度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有红外分析法问题。

为此，本实用新型公开了一种便携式CO₂红外分析仪，其包含气路系统、光学系统、电路系统，其特征在于所述电路系统含红外光源反馈稳流电路，所述光学系统中红外探测器为高性能锑化铟红外探测器件,其主要性能为：探测率D*1.2×10¹⁰vmH₂V₂/W^-1,响应率R280VW^-1,光敏主面积0.5×1mm²,响应波长2-7um,响应时间＜1us。

在一实施例中，所述高性能红外光源反馈稳流电路中由MC140S输出恒定的2V电压作为比较器的精密基准电压。

在一实施例中，所述光学部件中含有一个红外光源，一个测量气室，一个马达驱动的探测器调制盘，所述探测器调制盘上安装着两种滤光片，一种滤光片的峰值为4.26μm，一种滤光片峰值为3.9μm，当马达带动调制盘旋转时，在不同时刻，形成两光束。

在一实施例中，所述红外光源采用φ0.1mm的镍铬丝绕制成阻值约24Ω，直径为4mm，长为1.5mm的螺旋圆柱体，并由两个刚性电极支撑，电极与红外光源座采取陶瓷固封。同时，在红外光源座内侧加工球形反射面，以增加通过测量气室的光强。

在一实施例中，所述测量气室采用超硬铝抛光，气室长度100mm，气室内径8mm，选用了高性能的窄带光学滤光片，其峰值波长为4.26um，半宽度0.13um；窗口材料，其厚度为1mm。滤光片和窗口材料与气室两端接合时，采用了垫片加压环固定并用6109胶密封的方式

本实用新型具有测量精度高、抗干扰能力强、响应迅速等优点，具备交流、直流两用功能，同时体积小、重量轻，使用方便，是室内检测CO₂的理想装备。

附图说明

图1本实用新型气路系统结构示意图；

图2本实用新型光学系统和分析仪系统示意图；

图3本实用新型电路系统示意方框图；

图4本实用新型红外光源反馈稳流电路方框图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本实用新型方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

一种便携式CO₂红外分析仪，其包含气路系统、光学系统、电路系统

气路系统见图1，为了便于使用方便，减少仪器外部附件，该仪器的调零和测量流程采用以六通切换阀，切换阀安装于仪器的后面板，并且有两个状态：即“0”和“1”状态。当把仪器的切换阀旋到右侧的调零位置时“0”状态时，此时开泵为密封循环调零状态。当将切换阀旋到“1”状态，此为校准和测量状态

光学系统和分析仪系统，见图2

光学系统只有一个红外12，一个测量13，一个探测器调制盘14上安装着两种滤光片，一种滤光片的峰值为4.26μm，称为分析滤光片141；另一种滤光片峰值为3.9μm，称为参考滤光片142，当马达143制盘旋转时，在不同时刻，形成两光束,称时间双光束。相应地把光学系统变成亮光光路：参比光路和分析光路。参比光路的辐射波长是3.9μm，因此，气室中存在不存在CO₂对辐射强度没有影响。分析光路的工作波长是4.28μm，若气室中存在，辐射能量被吸收，能量衰减与CO2浓度成比例。

分析系统主要是根据红外探测器接收到的接受到参比光路和分析光路两组信号，信号由同一个放大器4放大后送到分离器5。同时，信号发生器1产生与滤光片旋转相关的同步信号，经过脉冲放大器2放大，程序器3整形，由分离器同步分离。分离后的信号分别到取样保持器6（分析）和取样保持器7，两组比较放大器8比较，其差值被放大，输出一个控制电压反馈到自动增益放大器4的控制端，改变其放大倍数，最后使测量信号保持不变。最后转换成气体浓度指示出来。

本设备中红外光源、测量气室、滤光片、红外探测器设置在同一光轴上，且红外光源由稳流供电，供电电流为200mA。工作时，红外光源的红外光通过窗口材料入射到测量气室，测量气室内采样泵连续通以被测的CO₂气体,CO₂气体吸收4.26um波长的红外光，透过测量气室的红外光由探测器探测。

所述红外光源采用φ0.1mm的镍铬丝绕制成阻值约24Ω，直径为4mm，长为1.5mm的螺旋圆柱体，并由两个刚性电极支撑，电极与红外光源座采取陶瓷固封。同时，在红外光源座内侧加工球形反射面，以增加通过测量气室的光强。

测量气室采用超硬铝抛光，气室长度L=100mm，气室内径D=8mm，选用了高性能的窄带光学滤光片，其峰值波长为4.26um，半宽度0.13um；窗口材料，其厚度为1mm。滤光片和窗口材料与气室两端接合时，采用了加垫片加压环固定并用6109胶密封的方式

所述光学系统中红外探测器为高性能锑化铟红外探测器件,其主要性能如下：探测率D*1.2×10¹⁰vmH₂V₂/W^-1,响应率R280VW^-1,光敏主面积0.5×1mm²,响应波长2-7um,响应时间＜1us。

电路系统参见图3，同时采用了高性能红外光源反馈稳流电路。该电路提供一恒定的光源电流，稳定红外光源的输出功率。红外光源反馈稳流电路方框图如图4示，由MC140S输出恒定的2V电压作为比较器的精密基准电压。

本实用新型的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只作为阐明本实用新型各个方面的单个例子，本实用新型范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述和附图可以容易地掌握对本实用新型的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。上文提及的每篇参考文献皆全文列入本文作为参考。

Claims (5)

1.一种便携式CO₂红外分析仪，其包含气路系统、光学系统、电路系统，其特征在于所述电路系统含红外光源反馈稳流电路，所述光学系统中红外探测器为高性能锑化铟红外探测器件,其主要性能为：探测率D^*1.2×10¹⁰vmH₂V₂/W^-1,响应率R280VW^-1,光敏主面积0.5×1mm²,响应波长2-7um,响应时间＜1us。 

2.如权利要求1所述的便携式CO₂红外分析仪，其特征在于所述高性能红外光源反馈稳流电路中由MC140S输出恒定的2V电压作为比较器的精密基准电压。 

3.如权利要求1所述的便携式CO₂红外分析仪，其特征在于所述光学部件中含有一个红外光源，一个测量气室，一个马达驱动的探测器调制盘，所述探测器调制盘上安装着两种滤光片，一种滤光片的峰值为4.26μm，一种滤光片峰值为3.9μm。 

4.如权利要求3所述的便携式CO₂红外分析仪，其特征在于所述红外光源采用φ0.1mm的镍铬丝绕制成阻值为24Ω，直径为4mm，长为1.5mm的螺旋圆柱体，并由两个刚性电极支撑，电极与红外光源座采取陶瓷固封，在红外光源座内侧加工球形反射面。 

5.如权利要求3所述的便携式CO₂红外分析仪，其特征在于所述测量气室采用铝抛光，气室长度100mm，气室内径8mm。