CN212180627U - 基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置 - Google Patents
基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212180627U CN212180627U CN202020653719.6U CN202020653719U CN212180627U CN 212180627 U CN212180627 U CN 212180627U CN 202020653719 U CN202020653719 U CN 202020653719U CN 212180627 U CN212180627 U CN 212180627U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light source
- sulfur dioxide
- ultraviolet
- light
- fluorescence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本实用新型提供的一种基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置，所述二氧化硫检测装置包括气路系统、检测系统以及电路系统，所述检测系统包括紫外光源、荧光反应室以及可移动挡光板，所述可移动挡光板设置在所述紫外光源与所述荧光反应室之间，所述可移动挡光板用于遮挡吸收所述紫外光源的发射光。可移动挡光板遮挡紫外光源时的检测信号强度可被认为是参考检测器和光电倍增管组件的检测噪音信号，在检测时通过扣除该检测噪音信号可以得到更为准确的检测信号，提高二氧化硫检测装置的检测准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体检测技术领域，尤其是涉及一种基于紫外荧光法二氧化硫检测装置。
背景技术
二氧化硫(化学式SO2)是最常见、最简单、有刺激性的硫氧化物，是大气主要污染物之一。火山爆发时会喷出二氧化硫气体，许多工业过程也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫元素，因此燃烧时会产生二氧化硫。当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸，若把亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化，便会迅速高效生产硫酸(酸雨的主要成分)，对大气环境存在严重危害。
传统的二氧化硫分析方法中，非分散红外吸收法测量二氧化硫的成本比较低，但是测量精度不高，针对低浓度的二氧化硫气体测量十分不准确；实验室化学方法测量二氧化硫的时间较长，不适用于工业生产、环境监测的实时性要求；紫外荧光法测量二氧化硫气体相对于传统方法虽然精确度有所提高，但是存在检测噪声的问题，从而导致检测结果不准确。
实用新型内容
针对紫外荧光法测量二氧化硫气体存在检测噪声的问题，本实用新型提供一种基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置，实时检测并扣除检测噪声，以达到提高检测准确性的目的。
本实用新型提供的一种基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置，所述二氧化硫检测装置包括气路系统、检测系统以及电路系统，所述检测系统包括紫外光源、荧光反应室以及可移动挡光板，所述可移动挡光板设置在所述紫外光源与所述荧光反应室之间，所述可移动挡光板用于遮挡吸收所述紫外光源的发射光。
在其中一个实施例中，所述检测系统还包括光源参考板，所述光源参考板设置在所述紫外光源的发光面，用于检测紫外光源的光强。
在其中一个实施例中，所述可移动挡光板包括挡光板本体以及驱动组件，所述驱动组件用于驱动挡光板本体在遮挡所述紫外光源位置与避让所述紫外光源位置之间移动。
在其中一个实施例中，所述挡光板本体采用金属材料制备而成。
在其中一个实施例中，所述挡光板本体采用铁制备而成。
在其中一个实施例中，所述挡光板本体邻近所述紫外光源的一侧涂有黑色吸光材料。
在其中一个实施例中，所述紫外光源为锌灯。
在其中一个实施例中，所述检测系统还包括消光锥组件、参考检测器以及光电倍增管组件；所述消光锥组件设置在所述荧光反应室与所述紫外光源相对的另一侧，所述参考检测器利用所述消光锥组件检测光强信号；所述光电倍增管组件设置在所述荧光反应室垂直于紫外光入射光一侧，所述光电倍增管组件用于检测二氧化硫产生的荧光信号。
在其中一个实施例中，所述紫外光源与所述荧光反应室之间依次设有光源滤光组件以及光源准直组件，所述可移动挡光板设置在所述紫外光源与所述光源滤光组件之间；所述紫外光源、所述可移动挡光板、所述光源滤光组件、所述光源准直组件、所述荧光反应室以及所述消光锥同轴设置。
在其中一个实施例中，所述气路系统包括进气管以及排气管，所述进气管与所述荧光反应室的进口连通，所述排气管与所述荧光反应室的出口连通；所述进气管还通过三通阀分别与样气口以及标气/零气管连通。
采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为：(1)可移动挡光板遮挡紫外光源时的检测信号强度可被认为是参考检测器和光电倍增管组件的检测噪音信号，在检测时通过扣除该检测噪音信号可以得到更为准确的检测信号，提高二氧化硫检测装置的检测准确性；(2)通过设置光源参考板可以反馈紫外光源的紫外光强，当紫外光源的光强过高或过低时，可以通过调节紫外光源参考板的可调电阻来改变紫外光源的光强，延长紫外光源的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型二氧化硫检测装置的结构平面示意图。
图2为本实用新型二氧化硫检测装置的结构简图；
图3为本实用新型二氧化硫检测装置的可移动挡光板安装位置示意图；
图4为本实用新型二氧化硫检测装置的气路系统示意图；
110-紫外光源；111-光源滤光组件；120-荧光反应室；130-光电倍增管组件； 140-参考检测器；150-可移动挡光板；151-挡光板本体；152-驱动组件；210-进气管；211-除烃器；220-排气管；221-限流孔；222-压力传感器；223-流量传感器；224-泵体；230-三通阀；240-标气/零气管；250-样气管；251-颗粒物过滤器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
请参阅图1所示，本实用新型提供一种基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置，包括气路系统、检测系统以及电路系统，检测系统包括紫外光源110、荧光反应室120以及可移动挡光板，可移动挡光板设置在紫外光源110与荧光反应室120之间，可移动挡光板用于遮挡吸收紫外光源110的发射光。可选地，该二氧化硫检测装置还包括控制系统，控制系统用于对二氧化硫检测装置进行实时的控制。
进一步可选地，检测系统还包括光源参考板，光源参考板设置在所述紫外光源110的发光面，用于检测紫外光源110的光强。
上述基于紫外荧光法二氧化硫检测装置中，通过在紫外光源110与荧光反应室120之间设置可移动挡光板，可移动挡光板遮挡紫外光源110时的检测信号强度可被认为是参考检测器140和光电倍增管组件130的检测噪音信号，在检测时通过扣除该检测噪音信号可以得到更为准确的检测信号，提高二氧化硫检测装置的检测准确性；通过设置光源参考板可以反馈紫外光源110的紫外光强，当紫外光源110的光强过高或过低时，可以通过调节紫外光源110参考板的可调电阻来改变紫外光源110的光强，延长紫外光源110的使用寿命。
其中，紫外荧光法是一种分子发射光谱法，SO2分子吸收紫外线(190nm～230 nm)能量成为激发态分子，激发态分子不稳定，在返回基态时，以荧光光子的形式释放出过剩能量。这个反应分两个步骤进行：
步骤一，SO2分子吸收190nm～230nm波长的紫外线能级跃迁到激发态。
SO2+hv(214nm)→SO2 * 式(1)
步骤二，处于激发态的SO2分子再次回到基态，发出特征波长的荧光，荧光的中心波长为330nm。
SO2 *→SO2+hv(330nm) 式(2)
根据紫外荧光法原理，所发出荧光总光强I与激发态的SO2分子数之间的关系可表示为式(3)：
I＝k(SO2 *) 式(3)
其中，转化为SO2的转化率k与温度相关，温度越高，转化为SO2越快，则单位时间内转化为SO2的越多。所以，由式(1)～(3)可知，当初始光强、气体室的光程L、气体温度T已知，且没有干扰条件(如：没有干扰气体和杂散光)，转化为SO2的转化率k为常数，则荧光的光强与气体室中SO2的浓度成正比，根据该理论可以基于紫外荧光法检测二氧化硫。
请继续参阅图1至图4所示，在本实用新型的基于紫外荧光法二氧化硫检测装置中，检测系统是测量SO2浓度的核心部分。在本实用新型的一个实施例中，检测系统包括紫外光源110、荧光反应室120、可移动挡光板150、消光锥组件、参考检测器140以及光电倍增管组件130(Photomultiplier tube，PMT)。
其中，紫外光源110可以是锌灯。消光锥组件设置在荧光反应室120与紫外光源110相对的另一侧，消光锥组件利用参考检测器140检测光强信号，此外消光锥还可以用来减小杂散光，减少散射光进入荧光吸收区，降低PMT背景噪声，减少检测误差。可选地，紫外光源110与荧光反应室120之间依次设有光源滤光组件111以及光源准直组件，可移动挡光板150设置在紫外光源110 与光源滤光组件111之间；紫外光源110、可移动挡光板150、光源滤光组件111、光源准直组件、荧光反应室120以及消光锥同轴设置。其中，光源滤光组件111 包括中心波长为214nm波长的滤光片；光源准直组件包括平凸透镜，平凸透镜的平面朝向荧光反应室120，将紫外光源110发出的紫外光准直为平行光。
PMT设置在荧光反应室120垂直于紫外光入射光一侧，PMT用于检测二氧化硫产生的荧光信号。可选地，荧光反应室120与PMT之间依次设有荧光聚焦组件和荧光滤光组件，荧光反应室120、荧光聚焦组件、荧光滤光组件以及PMT 同轴设置。其中，荧光聚焦组件包括双凸透镜；荧光滤光组件包括中心波长为 330nm波长的滤光片。
检测SO2浓度时，可移动挡光板150不对紫外光源110进行遮挡，紫外光源110发出的紫外光经过光源滤光组件111的中心波长为214nm波长的滤光片后，由光源准直组件的平凸透镜准直后，穿过荧光反应室120中的被测气体后进入消光锥组件，消光锥用来减小杂散光，降低PMT的背景噪声，然后由参考检测器140接收作为参考光强信号。在垂直紫外光入射光方向上，SO2产生的荧光经过荧光聚焦组件的双凸透镜聚焦收集，然后经过荧光滤光组件的中心波长为330nm波长的滤光片后，由PMT检测SO2产生的荧光信号。
在检测SO2浓度过程中，不定时地或定时地利用可移动挡光板150对紫外光源110进行遮挡，紫外光源110发出的紫外光被可移动挡光板150遮挡吸收，没有紫外光经过光源滤光组件111的中心波长为214nm波长的滤光片，即没有紫外光由光源准直组件的平凸透镜准直后穿过荧光反应室120中的被测气体后进入消光锥组件，此时参考检测器140检测到的参考光强信号为参考检测器140 噪声信号。在垂直紫外光入射光方向上，由于没有紫外光经过荧光反应室120， SO2不能产生荧光，此时PMT检测到的检测信号即可被认为是PMT的检测噪音信号，在检测SO2时通过扣除参考检测器140噪声信号和PMT的检测噪音信号，可以得到更为准确的SO2检测信号，提高检测SO2的装置的检测准确性。
在基于紫外荧光法二氧化硫检测装置运行时，可以通过预设程序设置可移动的挡光板遮挡紫外光源110的时间，以获得参考检测器140噪声信号和PMT 的检测噪音信号，从而在检测二氧化硫气体时扣除上述噪声信号。
此外，作为一种可选实施方式，检测系统设有光源参考板，光源参考板设置在紫外光源110的发光面，用于检测紫外光源110的光强。通过光源参考板的检测信号可以在检测装置的控制系统反映紫外光源110的紫外光强，当紫外光源110的光强过高或过低时，可以通过调节紫外光源110参考板的可调电阻来改变紫外光源110的光强，延长紫外光源110的使用寿命。
作为一种可选实施方式，在本实用新型的二氧化硫检测装置中，可移动挡光板150包括挡光板本体151以及驱动组件152，驱动组件152用于驱动挡光板本体151在遮挡紫外光源110位置与避让紫外光源110位置之间移动。其中，驱动组件152可以是驱动电机，利用驱动电机驱动挡光板本体151绕定点转动，从而使挡光板本体151在遮挡紫外光源110位置与避让紫外光源110位置之间可以往返移动。
可选地，挡光板本体151采用金属材料制备而成，金属材料的挡光板本体151可以阻挡紫外光线穿透。优选地，挡光板本体采用铁制备而成。
作为一种可选实施方式，挡光板本体151邻近紫外光源110的一侧涂有黑色吸光材料，通过涂覆黑色习惯材料，可以进一步提高挡光板本体151对紫外光的吸收遮挡作用。
请参阅图4所示，气路系统包括进气管210以及排气管220，进气管210与荧光反应室120的进口连通，排气管220与所述荧光反应室120的出口连通；进气管210还通过三通阀230分别与样气管250以及标气/零气管240连通。在检测SO2气体时，通过三通阀230切换样气管250与进气管210连通或标气/零气管240与进气管210连通，从而接通样气流路或调零/校准流路。可选地，三通阀230为电磁阀。
可选地，在进气管210和排气管220上设有相应的辅助组件，用于辅助检测装置精确控制样气流路或调零/校准流路的流量、体积。例如，进气管210与除烃器211的内管连通，排气管220上设有限流孔221、压力传感器222、流量传感器223以及泵体224，排气管220还与除烃器211的外管连通。限流孔221 限制气体的流速，增加二氧化硫与紫外光的反应时间，减少检测误差；流量传感器223可以精确地现实流入气体的实时体积信息，实现二氧化硫浓度精确的测量；泵体224用于为管路提供一定的负压从而使将样气或标气泵入荧光反应室120和泵出荧光反应室120。
在本实用新型的二氧化硫检测装置正常采样状态下，三通阀230切换到进气管210与样气管250连通，即样气流路导通，样气经过除烃器211内管进入到荧光反应室120，从荧光反应室120出来后经过限流孔221，压力传感器222 和流量传感器223，再经过除烃器211外管最后经过抽气泵排出尾气。
在本实用新型的二氧化硫检测装置调零标准状态下，三通阀230切换到进气管210与标气/零气管240连通，即调零/校准流路导通，标气/零气经过除烃器 211内管进入到荧光反应室120，从荧光反应室120出来后经过限流孔221，压力传感器222和流量传感器223，再经过除烃器211外管最后经过抽气泵排出尾气。需要注意的是标气和零气在进入分析仪之前先进行排空，确保进入分析仪的标气跟大气压一致。
可选地，电路系统包括电源电路、三通阀230驱动电路、PMT驱动和检测电路、紫外光源110驱动电路，半导体制冷器(ThermoelectricCooler，TEC)温控电路，参考检测器140电路、信号处理和控制输出电路、压力传感器222、流量传感器223电路等。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置，所述二氧化硫检测装置包括气路系统、检测系统以及电路系统，其特征在于，所述检测系统包括紫外光源(110)、荧光反应室(120)以及可移动挡光板(500)，所述可移动挡光板(500)设置在所述紫外光源(110)与所述荧光反应室(120)之间，所述可移动挡光板(500)用于遮挡吸收所述紫外光源(110)的发射光。
2.根据权利要求1所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述检测系统还包括光源参考板，所述光源参考板设置在所述紫外光源的发光面，用于检测紫外光源(110)的光强。
3.根据权利要求1所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述可移动挡光板包括挡光板本体以及驱动组件，所述驱动组件用于驱动挡光板本体在遮挡所述紫外光源位置与避让所述紫外光源位置之间移动。
4.根据权利要求3所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述挡光板本体采用金属材料制备而成。
5.根据权利要求4所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述挡光板本体采用铁制备而成。
6.根据权利要求3所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述挡光板本体邻近所述紫外光源的一侧涂有黑色吸光材料。
7.根据权利要求1所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述紫外光源(110)为锌灯。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述检测系统还包括消光锥组件、参考检测器(140)以及光电倍增管组件(130)；所述消光锥组件设置在所述荧光反应室(120)与所述紫外光源(110)相对的另一侧，所述参考检测器(140)利用所述消光锥组件检测光强信号；所述光电倍增管组件(130)设置在所述荧光反应室(120)垂直于紫外光入射光一侧，所述光电倍增管组件(130)用于检测二氧化硫产生的荧光信号。
9.根据权利要求8所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述紫外光源(110)与所述荧光反应室(120)之间依次设有光源滤光组件以及光源准直组件，所述可移动挡光板(500)设置在所述紫外光源(110)与所述光源滤光组件之间；所述紫外光源(110)、所述可移动挡光板(500)、所述光源滤光组件、所述光源准直组件、所述荧光反应室(120)以及所述消光锥同轴设置。
10.根据权利要求8所述的二氧化硫检测装置，其特征在于，所述气路系统包括进气管(210)以及排气管(220)，所述进气管(210)与所述荧光反应室(120)的进口连通，所述排气管(220)与所述荧光反应室(120)的出口连通；所述进气管(210)还通过三通阀(230)分别与样气口(250)以及标气/零气管(240)连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020653719.6U CN212180627U (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020653719.6U CN212180627U (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212180627U true CN212180627U (zh) | 2020-12-18 |
Family
ID=73767065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020653719.6U Active CN212180627U (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212180627U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113433106A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-09-24 | 江苏普度自控技术有限公司 | 一种基于紫外荧光法的二氧化硫检测结构、系统及方法 |
-
2020
- 2020-04-26 CN CN202020653719.6U patent/CN212180627U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113433106A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-09-24 | 江苏普度自控技术有限公司 | 一种基于紫外荧光法的二氧化硫检测结构、系统及方法 |
| CN113433106B (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-07 | 江苏普度自控技术有限公司 | 一种基于紫外荧光法的二氧化硫检测结构、系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100590418C (zh) | 一种二氧化碳气体分析仪及其分析方法 | |
| CN105424635A (zh) | 紫外光谱烟气分析仪 | |
| US3944834A (en) | Pollution monitor with self-contained calibration and cell-block therefor | |
| CN103558212B (zh) | 二氧化氮检测装置及检测方法 | |
| CN107044958B (zh) | 一种基于紫外宽带二级吸收光谱的氧气浓度测量系统的氧气浓度测量方法 | |
| Pretto et al. | Colorimetric determination of formaldehyde in air using a hanging drop of chromotropic acid | |
| CN212180627U (zh) | 基于紫外荧光法的二氧化硫检测装置 | |
| WO2022267963A1 (zh) | 一种用于复合气体的综合检测装置 | |
| CN115096840A (zh) | 一种自动校零的多气体传感器及自动校零方法 | |
| CN100543455C (zh) | 臭氧氧化紫外扫描光谱积分方式测量总有机碳的方法 | |
| CN106645072A (zh) | 一种具有光陷阱组件的大气在线汞分析仪器 | |
| CN113155793A (zh) | 一种基于紫外荧光法的空气中二氧化硫浓度定量检测装置 | |
| CN202092947U (zh) | 烟气气体含量激光在线检测系统的光轴调节机构 | |
| CN106596444A (zh) | 一种基于紫外宽带吸收光谱的氧气浓度测量系统及测量方法 | |
| CN116297279A (zh) | 甲醛气体/voc气体浓度检测方法、系统、装置及设备 | |
| CN203572774U (zh) | 二氧化氮检测装置 | |
| CN102410987B (zh) | 便携式红外气体分析仪 | |
| CN115389384A (zh) | 基于前向粒子计数器耦合侧向光度计的颗粒物浓度检测系统及方法 | |
| CN113188107A (zh) | 一种智慧路灯用环境监控净化系统 | |
| CN2881611Y (zh) | 一种甲醛气体含量的快速测量装置 | |
| CN209821059U (zh) | 基于光谱技术的在位式烟气检测装置 | |
| JPH05249038A (ja) | オイルミスト濃度測定装置 | |
| RU63067U1 (ru) | Оптико-электронное устройство для измерения концентрации твердых частиц в дымовых газах | |
| CN205333597U (zh) | 一种小型化的空气质量监测装置 | |
| US7333204B2 (en) | Method and device for analysing a gas likely to contain particles or suspended aerosols |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |