CN204924925U - 高温多光谱耦合光机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高温多光谱耦合光机系统，在同一个测量池里实现紫外光谱、激光的同时工作，解决了现有仪器测量准确度差、测量组分简单、灵敏度低、检测下限高等突出问题；该系统包括气池组件、紫外光发射与接收组件、激光发射与接收组件、及加热组件，激光发射与接收组件均安装于测量池同侧，并分别设于气池的上、下两端；所述紫外光发射与接收组件分别安装于测量池左、右两侧，且紫外光发射与接收组件对应气池的中间位置；左/右反射镜上开有三个通孔，分别为中间的大孔和两侧的小孔，中间大孔对应紫外光发射或接收组件，两侧小孔分别对应激光发射与接收组件；右/左反射镜中间也开有相应大孔。

Description

高温多光谱耦合光机系统

技术领域

本发明属于烟气分析领域，涉及一种高温多光谱耦合光机系统，在同一个测量池里实现了紫外光谱(200nm-400nm)、激光(1000nm-10000nm)的同时测量。

背景技术

烟气排放连续监测系统(CEMS,ContinuousEmissionMonitoringSystem)是指导电厂脱硫、脱硝系统闭环运行的重要监控设备，同时又是烟气排放的重要监测设备。随着我国节能减排工作的不断推进，气态污染物中SO₂、NO_X、NH₃等的排放浓度越来越低，原来单一红外吸收光谱技术与单一紫外差分吸收光谱技术既难以适应目前的高温高湿、低排放工况，又不能实现对多种组分的同时测量。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种高温多光谱耦合光机系统，该系统结构简单紧凑、安装调节操作方便，可实现了紫外光谱、激光同时工作。

一种高温多光谱耦合光机系统：包括气池组件、紫外光发射与接收组件、激光发射与接收组件、及加热组件，所述气池组件包括测量池、调节组件、及左、右反射镜，激光发射与接收组件均安装于测量池同侧，并分别设于气池的上、下两端；所述紫外光发射与接收组件分别安装于测量池左、右两侧，且紫外光发射与接收组件对应气池的中间位置；左/右反射镜上开有三个通孔，分别为中间的大孔和两侧的小孔，中间大孔对应紫外光发射或接收组件，两侧小孔分别对应激光发射与接收组件；右/左反射镜中间也开有相应大孔。

本发明的进一步设计在于：

可调组件包括压圈、和调准座，反射镜由压圈压紧在调准座内，调准座通过调准螺钉安装在测量池端部，调准座外表面设计成球面。

测量池腔体内壁为镜面加工内壁。

所述测量池内壁表面设有防腐涂层。

所述测量池采用耐高温氟橡胶密封圈密封。

紫外发射组件包括光源与准直组，光源包括氘灯、氘灯座；准直组包括准直透镜、镜管和可调光纤耦合座，用于将光纤传输的紫外发散光准直成平行光；紫外接收组件包括聚光透镜、镜管和可调光纤耦合座。

激光发射组件包括透镜组、微调螺钉、固定架和微动架；激光接收组件包括聚光透镜、镜管及光电探测器。

所述加热组件包覆在气池外围，由内向外依次包括加热片、发泡保温隔热层和外皮。

本发明相比现有技术具有如下效果：

本发明提供一种高温多光谱耦合光机系统，该系统在同一个测量池里实现了紫外光谱(200nm-400nm)、激光(1000nm-10000nm)的同时工作，一个系统能同时对多种组份进行检测，既适合目前的高温高湿、低排放工况，又实现对多种组分的同时测量分析。

本发明解决了现有仪器测量准确度差、测量组分简单、灵敏度低、检测下限高等突出问题；实现了不同光谱技术信息融合、多波长多组分同时探测、长光程高灵敏监测等关键技术途径。

本发明系统中将紫外光单元与激光单元设计在一个系统中，一个位于中间位置，一个位两端，设计巧妙，既不影响紫外光谱的发射与接收，又可保证红外激光在两个反射镜之间来回多次反射，互不影响。

两种单元在一个系统中结合，整个系统工作在200℃高温状态，既要保证其热稳定性、又要整体密封，技术上的很多难点需要解决。如：测量池腔体内壁镜面加工与表面防腐涂覆处理工艺；耐高温氟橡胶密封与隔热处理技术。

附图说明

图1为发明本发明多光谱耦合光机系统实施的结构示意图；

图2为本发明紫外光源组件的结构示意图；

图3为本发明红外激光发射组件的结构示意图；

图4为本发明右反射镜调准组的结构示意图；

图5为本发明加热组件结构示意图。

图中：101-激光发射组件、102-激光接收组件、103-紫外光发射组件、104-测量池、105-反射镜组、106-紫外光接收组件；

201-氘灯座、202-紫外光谱耦合光机、203-光纤耦合头；

301-微调螺钉、302-固定架、303-微动架、304-透镜组；

401-压圈、402-右反射镜、403-调准座；

501-加热片、502-发泡保温隔热层、503-外皮、504-喇叭口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

实施例一：

本发明的烟气分析多光谱耦合光机系统包括气池组件、紫外光发射与接收组件、激光发射与接收组件、加热组件。

如图1所示，激光发射与接收组件包括激光发射组件101和激光接收组件102；紫外光发射与接收组件包括紫外光发射组件103、紫外光接收组件106；气池组件包括测量池104、反射镜组105(包括反射镜和可调组件)等。激光发射组件与接收组件均安装于测量池左侧，并分别设于气池的上、下两端；紫外光发射与接收组件分别安装于测量池左、右两侧，且紫外光发射与接收组件对应气池的中间位置，即对应气池的中间通道；左反射镜上开有三个通孔，分别为中间的大孔和两侧的小孔，中间大孔对应紫外光发射或接收组件，两侧小孔分别对应激光发射与接收组件；右反射镜中间也开有大孔与左反射镜中间大孔对应，形成紫外光发射与接收通路。

如图2所示,紫外光发射组件103包括光源与准直组；光源包括氘灯座201、紫外光谱耦合光机202、光谱耦合头203。氘灯发射锥形光柱，氘灯座的上有国定氘灯法兰的螺钉孔，能实现对氘灯的精确实定位，同时通过热平衡设计保证氘灯工作在最佳状态。紫外光谱耦合光机由耦合透镜组、镜管、可调光纤座组成。透镜组由JGS1和CAF₂两种材料优化设计将紫外光最大化耦合进入到入射光纤里。紫外光发射与接收组件采用对称式设计，由透镜、镜管、可调光纤座组成。

如图3所示，激光发射组件由微调螺钉301、固定架302、微动架303、透镜组304组成，透镜材料可根据激光器的波长不同选用不同的红外玻璃。

气池组件包括测量池、进气管/出气管、左、右(球面)反射镜、可调组件，进气管/出气管设计为不锈钢管通过螺纹固定测量池上。左、右球面反射镜分别通过可调组件安装在测量池内，如图4所示,可调组件包括压圈401和调准座403，如右反射镜402安装经压圈401压紧在调准座403内，调准座通过调准螺钉安装在测量池端部。调准座一面设计成球面，通过调准螺钉，能实现对反射镜的三维调准。

如图5所示，加热组件由内向外依次包括加热片501、发泡保温隔热层502、外皮503组成，加热组件的底部还设有喇叭口504用于引线。该加热组件包覆在测量池104的外围，加热片的厚度优选1mm，发泡板厚度优选10mm，外皮厚度优选0.8mm。通过功率密度优化设计与特种成型工艺保证加热组件既加热均匀、外形小、安全可靠。

激光发射与接收组件，通过三维微调整实现激光在两个反射镜之间来回反射30多次以实现烟气对激光的长光程吸收，并通过接收组的探测器对出射激光进行分析。

实施例二：

本实例中，测量池材料选用有良好的成形加工性能、抗蚀性与焊接性优良，中等强度铝合金5052，内壁表面精加工后通过研磨后光滑平整，同时内壁表面作防腐处理，以利于测量气体流动与减少表面吸附。为保证其热稳定性、又要整体密封，测量池采用耐高温氟橡胶密封圈密封。本实例中，气池组侧还可以设置温度传感器，温度传感器紧贴在测量池外壁，用于测量气池内温度，以便控制加热温度。

Claims (8)

1.一种高温多光谱耦合光机系统：包括气池组件、紫外光发射与接收组件、激光发射与接收组件、及加热组件，所述气池组件包括测量池、调节组件、及左、右反射镜，其特征是：激光发射与接收组件均安装于测量池同侧，并分别设于气池的上、下两端；所述紫外光发射与接收组件分别安装于测量池左、右两侧，且紫外光发射与接收组件对应气池的中间位置；左/右反射镜上开有三个通孔，分别为中间的大孔和两侧的小孔，中间大孔对应紫外光发射或接收组件，两侧小孔分别对应激光发射与接收组件；右/左反射镜中间也开有相应大孔。

2.根据权利要求1所述高温多光谱耦合光机系统，其特征是：可调组件包括压圈、和调准座，反射镜由压圈压紧在调准座内，调准座通过调准螺钉安装在测量池端部，调准座外表面设计成球面。

3.根据权利要求2所述高温多光谱耦合光机系统，其特征是：测量池腔体内壁为镜面加工内壁。

4.根据权利要求3所述高温多光谱耦合光机系统，其特征是：所述测量池内壁表面设有防腐涂层。

5.根据权利要求4所述高温多光谱耦合光机系统，其特征是：所述测量池采用耐高温氟橡胶密封圈密封。

6.根据权利要求1-5任一所述高温多光谱耦合光机系统，其特征是：紫外发射组件包括光源与准直组，光源包括氘灯、氘灯座；准直组包括准直透镜、镜管和可调光纤耦合座，用于将光纤传输的紫外发散光准直成平行光；紫外接收组件包括聚光透镜、镜管和可调光纤耦合座。

7.根据权利要求6所述高温多光谱耦合光机系统，其特征是：激光发射组件包括透镜组、微调螺钉、固定架和微动架；激光接收组件包括聚光透镜、镜管及光电探测器。

8.根据权利要求7所述高温多光谱耦合光机系统，其特征是：所述加热组件包覆在气池外围，由内向外依次包括加热片、发泡保温隔热层和外皮。