CN208636206U - 一种污染物检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种污染物检测装置，涉及光电传感器的技术领域，包括：紫外可见连续光谱分析器，非分散红外分析器和数据采集器；紫外可见连续光谱分析器用于对待测气体进行处理，得到第一电信号，第一电信号用于确定待测气体中二氧化硫浓度；非分散红外分析器用于对待测气体进行处理，得到第二电信号，第二电信号用于确定待测气体中二氧化碳浓度；数据采集器用于将第一电信号和/或第二第一电信号输送至控制器中，以使控制器基于第一电信号和第二电信号，分别确定待测气体中的硫含量，本实用新型缓解了传统的污染物检测设备操作繁琐，工作效率低，检测时间长的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电传感器的技术领域，尤其是涉及一种污染物检测装置。
背景技术
随着我国电厂、工业、机动车等行业大气污染减排潜力的降低，船舶大气污染成为改善空气质量和保护人类健康的重要举措。二氧化硫是船舶排放烟气中的重要污染物，主要由船用燃料油中含硫物燃烧产生。随着船舶大气污染防治意识的加强，国际海事组织为限制船舶二氧化硫排放，对船用燃油硫含量进行了严格的限制。目前存在的检测设备在检测船用燃油硫含量时，主要采用二氧化硫传感器或者二氧化碳传感器进行污染气体的检测。但是上述两种传感器容易受到环境的影响。特别是对入港船舶进行检测时，如果入港船舶数量较多，将严重影响检测精度。同时，由于上述两种传感器不具有分析功能，因此，还需要为上述两种传感器配置对应的分析器，以分析二氧化硫或者二氧化碳含量。这就降低了工作人员的工作效率，延长了检测时长，且由于操作繁琐，增加了工作人员的工作量。因此，为了加强船舶污染物排放控制，填补船舶大气污染物排放标准空白，亟需一种快速检测船舶燃油硫含量的设备。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种污染物检测装置，以缓解了传统的污染物检测设备操作繁琐，工作效率低，检测时间长的技术问题。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种污染物检测装置，包括：紫外可见连续光谱分析器，非分散红外分析器和数据采集器，其中，所述紫外可见连续光谱分析器和所述非分散红外分析器分别通过所述数据采集器与控制器相连接；所述紫外可见连续光谱分析器用于对待测气体进行处理，得到第一电信号，其中，所述第一电信号用于确定所述待测气体中二氧化硫浓度；所述非分散红外分析器用于对所述待测气体进行处理，得到第二电信号，其中，所述第二电信号用于确定所述待测气体中二氧化碳浓度；所述数据采集器用于采集所述第一电信号和/或所述第二第一电信号，并将所述第一电信号和/或所述第二第一电信号输送至所述控制器中，以使所述控制器基于所述第一电信号和所述第二电信号，分别确定所述待测气体中的硫含量。
进一步地，所述紫外可见连续光谱分析器包括：第一光源，第一准直光路、第一气体吸收池、第二准直光路、光纤、光谱仪；其中，所述第一光源与所述第一准直光路相连接，所述第一准直光路和所述第二准直光路设置在所述第一气体吸收池的两端，所述光纤与所述第二准直光路相连接，所述光谱仪与所述光纤相连接；所述第一光源用于发射特定波长的光；所述第一准直光路用于将所述第一光源发出的光进行准直处理，得到准直处理之后的光；所述第一气体吸收池用于通过待测气体对所述准直处理之后的光进行吸收，得到第一光信号；所述第二准直光路用于对所述第一光信号进行聚焦，得到第二光信号；所述光纤用于将所述第二光信号传送至所述光谱仪；所述光谱仪用于将所述第二光信号进行分光，并将分光后的所述第二光信号转换为第一电信号，并对所述第一电信号进行模数转换，得到模数转换结果，其中，所述模数转换结果用于确定所述待测气体中污染物的含量。
进一步地，所述第一准直光路包括：准直透镜，所述准直透镜用于将所述第一光源发出的光进行准直处理，得到准直处理之后的光。
进一步地，所述第二准直光路包括：聚焦透镜，所述聚焦透镜用于对所述第一光信号进行聚焦，得到第二光信号。
进一步地，所述装置还包括：光纤接收端，其中，所述光纤接收端设置于所述第二准直光路和所述光纤之间，用于接收所述第二光信号。
进一步地，所述光谱仪包括：模数转换器，所述模数转换器用于对所述第一电信号进行模数转换。
进一步地，所述非分散红外分析器包括：第二光源，第二气体吸收池、滤波片和探测器；其中，所述第二光源和所述滤波片设置在所述第二气体吸收池的两端，且所述探测器与所述滤波片相连接；所述第二光源用于向所述第二气体吸收池发射红外光；所述第二气体吸收池用于通过待测气体对所述红外光进行吸收，得到第三光信号；所述滤波片用于对所述第三光信号进行滤光处理，得到第四光信号；所述探测器用于将所述第四光信号转换为第二电信号。
进一步地，所述第二光源设置在第一存储仓内，所述第一存储仓与所述第二气体吸收池相连通，且所述第一存储仓上设置有所述待测气体的进气口。
进一步地，所述滤波片和所述探测器设置在第二存储仓内，所述第二存储仓与所述第二气体吸收池相连通，且所述第二存储仓上设置有出气口。
进一步地，所述非分散红外分析器还包括：加热元件，其中，所述加热元件设置在所述第二存储仓的底部，用于对所述第二存储仓进行加热。
在本实用新型实施例中，通过紫外可见连续光谱分析器对待测气体进行处理，得到用于确定所述待测气体中二氧化硫浓度的第一电信号；以及通过非分散红外分析器用于对所述待测气体进行处理，得到用于确定所述待测气体中二氧化碳浓度的第二电信号；最后，通过数据采集器采集第一电信号和/或第二第一电信号，并将第一电信号和/或第二第一电信号输送至控制器中，以使控制器基于第一电信号和第二电信号，分别确定待测气体中的硫含量。
在本实施例中，采用紫外可见连续光谱分析器和非分散红外分析器对待测气体进行分析，该装置能够快速筛选出燃油硫含量可能超标的船舶，进而缓解了传统的污染物检测设备操作繁琐，工作效率低，检测时间长的技术问题。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例的一种污染物检测装置的示意图；
图2是根据本实用新型实施例的一种紫外可见连续光谱分析器的示意图；
图3是根据本实用新型实施例的一种非分散红外分析器的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型实施例，提供了一种污染物检测装置的实施例。
图1是根据本实用新型实施例的一种污染物检测装置的示意图，如图1所示，该装置包括：紫外可见连续光谱分析器10，非分散红外分析器20和数据采集器30，其中，所述紫外可见连续光谱分析器10和所述非分散红外分析器20分别通过所述数据采集器30与控制器40相连接。
具体地，所述紫外可见连续光谱分析器10用于对待测气体进行处理，得到第一电信号，其中，所述第一电信号用于确定所述待测气体中二氧化硫浓度。
在本实施例中，紫外可见连续光谱分析器10所采用的是紫外可见连续光谱技术，该技术可以广泛应用于紫外可见光区域范围、红外宽波段范围，紫外可见连续光谱技术可以检测到SO2、NO、NO2等具有窄带特征吸收的气体分子。
所述非分散红外分析器20用于对所述待测气体进行处理，得到第二电信号，其中，所述第二电信号用于确定所述待测气体中二氧化碳浓度。
在本实施例中，非分散红外分析器20所采用的是非分散红外光谱技术，该技术可以广泛应用于紫外可见光区域范围、红外宽波段范围，非分散红外光谱技术可以检测CO2等气体。
所述数据采集器30用于采集所述第一电信号和/或所述第二第一电信号，并将所述第一电信号和/或所述第二第一电信号输送至所述控制器中，以使所述控制器基于所述第一电信号和所述第二电信号，分别确定所述待测气体中的硫含量。
在本实施例中，可以通过紫外可见连续光谱分析器检测待测气体中的二氧化硫浓度，从而得到第一电信号，并通过非分散红外分析器20检测待测气体中的二氧化碳浓度，从而得到第二电信号。之后，就可以通过控制器对第一电信号和第二电信号进行分析，以确定待测气体中的硫含量。在检测得到待测气体中的硫含量之后，还可以将该硫含量显示在显示终端上。该显示终端可以为数码管，或者液晶显示屏，本实施例中不做具体限定。
现对于传统的污染物检测设备，在本实施例中的污染物检测设备，采用紫外可见连续光谱分析器和非分散红外分析器对待测气体进行分析，该装置能够快速筛选出燃油硫含量可能超标的船舶，进而缓解了传统的污染物检测设备操作繁琐，工作效率低，检测时间长的技术问题。
在本实施例中，如图2所示，紫外可见连续光谱分析器10包括：第一光源101，第一准直光路102、第一气体吸收池103、第二准直光路104、光纤105、光谱仪106.
如图2所示，所述第一光源101与所述第一准直光路102相连接，所述第一准直光路102和所述第二准直光路104设置在所述第一气体吸收池103的两端，所述光纤105与所述第二准直光路104相连接，所述光谱仪106与所述光纤105相连接。
在本实施例中，所述第一光源用于发射特定波长的光；所述第一准直光路用于将所述第一光源发出的光进行准直处理，得到准直处理之后的光；所述第一气体吸收池用于通过待测气体对所述准直处理之后的光进行吸收，得到第一光信号；所述第二准直光路用于对所述第一光信号进行聚焦，得到第二光信号；所述光纤用于将所述第二光信号传送至所述光谱仪；所述光谱仪用于将所述第二光信号进行分光，并将分光后的所述第二光信号转换为第一电信号，并对所述第一电信号进行模数转换，得到模数转换结果，其中，所述模数转换结果用于确定所述待测气体中污染物的含量。
可选地，所述第一准直光路102包括：准直透镜，所述准直透镜用于将所述第一光源发出的光进行准直处理，得到准直处理之后的光。
可选地，所述第二准直光路104包括：聚焦透镜，所述聚焦透镜用于对所述第一光信号进行聚焦，得到第二光信号。
在一个可选的实施方式中，如图2所示，紫外可见连续光谱分析器10还包括：光纤接收端107。光纤接收端107设置于所述第二准直光路和所述光纤之间，用于接收所述第二光信号。
可选地，所述光谱仪包括：模数转换器，所述模数转换器用于对所述第一电信号进行模数转换。
在本实用新型实施例中，第一光源101发射出特定波长的光，第一准直光路102中的准直透镜将光源101发出的光进行准直处理后进入气体吸收池103中，此时，气体吸收池中装有待测气体。第一气体吸收池103中的待测气体对进入其中的准直处理之后的光进行吸收，得到第一光信号，第一光信号从第一气体吸收池103的另一端射出，经第二准直光路104中的聚焦透镜的聚焦，得到第二光信号，随后，第二光信号被光纤接收端107所接收，通过光纤105的传送，进入光谱仪106。光谱仪106将第二光信号进行分光，并将分光后的第二光信号转换为电信号，光谱仪106中的数模转换器对电信号进行模数转换，得到模数转换结果，进而通过模数转换结果确定待测气体中污染物的含量。
在本实用新型实施例中，光谱仪106与控制器相连接，在光谱仪106得到数模转换结果后，会将该数模转换结果以电信号的形式传送至控制器中，控制器在得到该数模转换结果后会进行浓度处理，得到待测气体中的污染物的含量。
在本实用新型中，控制对光谱仪传送来的数模转换结果(第一电信号)进行处理，具体描述如下：
首先，控制器显示出数模转换结果相对应波段的光谱图；然后，控制器基于光谱图中包含的待测气体的吸收特征确定待测气体中的污染物的含量。
在本实用新型实施例中，由于污染气体(即，上述待测气体)中的污染物可以吸收特定波长的光，且光的吸收与污染物浓度呈正比，因此，只要将光源发出的特定波长的光通过气体吸收池，气体吸收池中污染气体中的污染物会将光吸收一部分，且光的吸收量与污染气体中污染物的浓度呈正比。当被污染气体吸收过的光通过聚焦透镜的聚焦进入光纤后，再通过光纤被送入光谱仪中进行分光和数模转换，进而将数模转换结果送入计算机(即，上述控制器)中。计算机会将数模转换结果显示出相对应波段的光谱图，然后基于光谱图中包含的污染气体的吸收特征确定污染气体中的污染物的含量。
在本实用新型中，第一气体吸收池中污染气体对光的吸收所采用的是DOAS(Differential Optical Absorption Spectroscopy，差分吸收光谱技术)技术。DOAS技术是一种光谱监测技术，其基本原理就是利用空气中的气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分，并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度。本实用新型利用该技术来检测出污染气体中污染物的浓度。
需要说明的是，在本实用新型实施例中，第一光源发出的光为紫外可见光，采用紫外可见连续光谱技术，可以检测到SO2、NO、NO2等具有窄带特征吸收的气体分子，而污染气体中污染物的主要成分正是SO2、NO、NO2等，因此可以实现本实用新型上述的检测装置的功能。
如图3所示，所述非分散红外分析器包括：第二光源201，第二气体吸收池202、滤波片203和探测器204。
如图3所示，第二光源201和所述滤波片203设置在所述第二气体吸收池202的两端，且所述探测器204与所述滤波片203相连接。
所述第二光源用于向所述第二气体吸收池发射红外光；所述第二气体吸收池用于通过待测气体对所述红外光进行吸收，得到第三光信号；所述滤波片用于对所述第三光信号进行滤光处理，得到第四光信号；所述探测器用于将所述第四光信号转换为第二电信号。
具体地，非分散红外分析器是通过红外宽波段光源(即，第二光源)发出的光进入第二气体吸收池202，通过具有吸收特性的气体，经不同中心波长的滤波片203滤光后，由对应探测器204接收并转化为数字信号(即，第二电信号)。非分散红外分析器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，当待测气体进入红外吸收池后会对红外光有不同程度的吸收，从而计算气体浓度值。
从图3中可以看出，第二光源设置在第一存储仓内，第一存储仓与第二气体吸收池相连通，且所述第一存储仓上设置有所述待测气体的进气口。
从图3中可以看出，所述滤波片和所述探测器设置在第二存储仓内，所述第二存储仓与所述第二气体吸收池相连通，且所述第二存储仓上设置有出气口。
如图3所示，非分散红外分析器还包括：加热元件205，其中，所述加热元件设置在所述第二存储仓的底部，用于对所述第二存储仓进行加热。
如图3所示，非分散红外分析器还包括：温度传感器208和压力传感器209，其中，温度传感器208和压力传感器209检测到的数据用于补偿环境因素对模块的稳定性影响。
如图3所示，非分散红外分析器还包括：气体入口207和气体出口206，其中，气体入口207为待测气体的进气口，气体出口206为待测气体的出气口。
通过上述描述可知，在本实施例中，可以通过对船舶排放烟气进行自动分析，间接计算出船舶燃油的硫含量，快速筛选出燃油硫含量可能超标的船舶，进而采取进一步分析油样的措施。该技术更有利于提升入港船舶检测效率，进而为船舶大气污染物排放控制区的监管提供强有力的执法依据，为港口城市环境保护保驾护航。
另外，在本实用新型实施例的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种污染物检测装置，其特征在于，包括：紫外可见连续光谱分析器，非分散红外分析器和数据采集器，其中，所述紫外可见连续光谱分析器和所述非分散红外分析器分别通过所述数据采集器与控制器相连接；
所述紫外可见连续光谱分析器用于对待测气体进行处理，得到第一电信号，其中，所述第一电信号用于确定所述待测气体中二氧化硫浓度；
所述非分散红外分析器用于对所述待测气体进行处理，得到第二电信号，其中，所述第二电信号用于确定所述待测气体中二氧化碳浓度；
所述数据采集器用于采集所述第一电信号和/或所述第二第一电信号，并将所述第一电信号和/或所述第二第一电信号输送至所述控制器中，以使所述控制器基于所述第一电信号和所述第二电信号，分别确定所述待测气体中的硫含量。
2.根据权利要求1所述的污染物检测装置，其特征在于，所述紫外可见连续光谱分析器包括：第一光源，第一准直光路、第一气体吸收池、第二准直光路、光纤、光谱仪；其中，所述第一光源与所述第一准直光路相连接，所述第一准直光路和所述第二准直光路设置在所述第一气体吸收池的两端，所述光纤与所述第二准直光路相连接，所述光谱仪与所述光纤相连接；
所述第一光源用于发射特定波长的光；所述第一准直光路用于将所述第一光源发出的光进行准直处理，得到准直处理之后的光；所述第一气体吸收池用于通过待测气体对所述准直处理之后的光进行吸收，得到第一光信号；所述第二准直光路用于对所述第一光信号进行聚焦，得到第二光信号；所述光纤用于将所述第二光信号传送至所述光谱仪；所述光谱仪用于将所述第二光信号进行分光，并将分光后的所述第二光信号转换为第一电信号，并对所述第一电信号进行模数转换，得到模数转换结果，其中，所述模数转换结果用于确定所述待测气体中污染物的含量。
3.根据权利要求2所述的污染物检测装置，其特征在于，所述第一准直光路包括：准直透镜，所述准直透镜用于将所述第一光源发出的光进行准直处理，得到准直处理之后的光。
4.根据权利要求2所述的污染物检测装置，其特征在于，所述第二准直光路包括：聚焦透镜，所述聚焦透镜用于对所述第一光信号进行聚焦，得到第二光信号。
5.根据权利要求2所述的污染物检测装置，其特征在于，所述装置还包括：光纤接收端，其中，所述光纤接收端设置于所述第二准直光路和所述光纤之间，用于接收所述第二光信号。
6.根据权利要求2所述的污染物检测装置，其特征在于，所述光谱仪包括：模数转换器，所述模数转换器用于对所述第一电信号进行模数转换。
7.根据权利要求1所述的污染物检测装置，其特征在于，所述非分散红外分析器包括：第二光源，第二气体吸收池、滤波片和探测器；其中，所述第二光源和所述滤波片设置在所述第二气体吸收池的两端，且所述探测器与所述滤波片相连接；
所述第二光源用于向所述第二气体吸收池发射红外光；
所述第二气体吸收池用于通过待测气体对所述红外光进行吸收，得到第三光信号；
所述滤波片用于对所述第三光信号进行滤光处理，得到第四光信号；
所述探测器用于将所述第四光信号转换为第二电信号。
8.根据权利要求7所述的污染物检测装置，其特征在于，所述第二光源设置在第一存储仓内，所述第一存储仓与所述第二气体吸收池相连通，且所述第一存储仓上设置有所述待测气体的进气口。
9.根据权利要求7所述的污染物检测装置，其特征在于，所述滤波片和所述探测器设置在第二存储仓内，所述第二存储仓与所述第二气体吸收池相连通，且所述第二存储仓上设置有出气口。
10.根据权利要求9所述污染物检测装置，其特征在于，所述非分散红外分析器还包括：加热元件，其中，所述加热元件设置在所述第二存储仓的底部，用于对所述第二存储仓进行加热。
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|---|---|---|---|---|
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| EP4121352A4 (en) * | 2020-03-16 | 2024-04-24 | SeaArctos Holdings LLC | REAL-TIME AUTONOMOUS SULFUR DIOXIDE AND CARBON DIOXIDE MONITORING FOR MARITIME EXHAUST EMISSIONS |
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