CN212748725U - 一种多组分宽量程气体分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多组分宽量程气体分析仪，属气体成分分析技术领域，包括气室腔体、光源模块、多组分热电堆或者热释电红外探测器以及微流红外探测器，气室腔体包括至少一测量通道；光源模块设置于气室腔体的上游；多组分热电堆或者热释电红外探测器以及微流红外探测器用于接收光源模块发射并被被测气体吸收过的照射光，微流红外探测器位于气室腔体的下游，多组分热电堆或者热释电红外探测器位于气体分析仪的侧壁，气体分析仪在一个气室腔体内集成了低成本的多组分热电堆或者热释电红外探测器以及可测量低浓度气体的微流红外探测器，实现了多组分气体的同时测量，在降低气体分析仪的成本和体积的同时，兼顾了低浓度气体的高精度测量。

Description

一种多组分宽量程气体分析仪

技术领域

本实用新型涉及气体成分分析技术领域，尤其涉及一种多组分宽量程气体分析仪。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展，汽车尾气已成为大气污染的重要污染源，我国施行的汽车尾气排放标准也不断提高，2001年—2020年，我国实施的排放标准从国一升级到了国六。2019年5月生态环境部、国家市场监督管理总局颁布实施机动车尾气排放检测新规，包括《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》(GB3847-2018)、《汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)》(GB18285-2018)等，这一系列的标准均对汽车尾气污染物排放提出了更加严苛的要求，进一步降低了汽车污染物排放的限值。为了满足排放新标要求，汽车生产企业必须加强对发动机污染物排放量的检测和控制。

随着探测器及电子技术的发展，红外(NDIR)气体检测技术迅速发展，主要表现在采用新型红外探测器及电调制光源，在仪器电路上采用了低功耗嵌入式系统，使得仪器在体积、功耗、性能、价格上具有以往仪器无法比拟的优势。根据探测原理的不同，NDIR红外气体传感技术可分为两种类型，即采用热电堆或者热释电原理的非分光红外气体探测器，或采用气动探测技术原理的非分光红外气体探测器。

采用热电堆或者热释电原理的非分光红外气体探测器可以同时测量尾气分析仪中的CO、CO2和HC，以及煤化工、冶金行业的高浓度CO、CO2和CH4。而在低浓度SO2、NO、CO、CO2监测场景，由于采用该种原理的气体探测器红外吸收效应较弱，又可能面临高浓度CO2、H2O气体干扰，为实现精确测量，就需要更灵敏且可最大程度消除干扰的采用气动探测技术原理的非分光红外气体探测器。根据探测方式进行分类，气动探测技术分为微音器原理(Condense Microphone)以及微流原理(Micro-Flow)。

在专利文献JPH07198609A中，日本Horiba公司公开了一种气体分析仪，其包括一个光源、一个测量气室以及一个多组分热释电探测器，多组分热释电探测器包括多个光检测单元，根据各光检测单元探测的光信号可以同时测量尾气中的HC，CO和CO2三种气体的浓度。虽然其结构简单，成本低，但因NO在其红外吸收光谱范围内容易受到水分的干扰，并且其红外吸收率也不强，因此采用热释电探测器不能实现对尾气中的低浓度NO的准确监测。

在专利文献US5055688A中，德国Hartmann&Braun公司公开了一种红外气体分析仪，其包括两个并排设置的测量气室和参比气室，在两个气室腔体的下游依次设置了多个微音红外探测器，上游微音红外探测器上设置了能使光透过上游气体探测器到达下游气体探测器的窗口，两个相邻的微音红外探测器之间设置了滤光片，每个微音红外探测器测量一种气体的浓度，可用于测量尾气中的CO、CO2、HC甚至NO等气体浓度，虽然能实现多组分宽量程气体浓度测量，但是其包含多个独立的气动式探测器，导致尾气分析仪造价高昂、体积庞大；另外，采用薄膜电容型微音探测器使得仪器对振动十分敏感，并不适合尾气的便携测量，生产成本也很高。

在专利文献US5572032A中,日本Horiba公司公开了一种气体分析仪，包括两个光源、两个测量单元以及四个探测器，旋转阀交替地在分析仪的两个测量单元之间切换样气和参考气，在每个测量单元的两侧分别设置有两个探测器，通过半透半反分束器将测量单元的光传输至两个探测器，虽然其通过分束器实现了四种气体的同时检测，并且消除了长期飘移，但其采用双光源、双气室以及四探测器，结构复杂，成本高，并且参考气体和被测气体的置换需要时间，导致气体分析仪响应速度慢。

在专利文献US6166383A中,德国siemens公司公开了一种红外气体分析仪，其包括一个光源和位于光源下游的多个串联设置的气室腔体，光源发出的光束连续穿过多个气室腔体，第一气室腔体的气室长度较短，其下游依次设置了两个微流红外探测器分别用于测量尾气中的CO和CO2，第二气室腔体在光束方向上位于第一气室腔体的两个微流红外探测器的下游。第二气室腔体上的气室长度较长，以确保微流红外探测器探测到的光信号已经被尾气中的NO充分吸收，在第二气室腔体两侧设置两个微流红外探测器分别用于测量尾气中的NO和HC。专利中公开的尾气分析仪能实现多组分宽量程气体浓度测量，但是其包含多个独立的气动式探测器，导致尾气分析仪造价高昂、体积庞大。

国际上主要的尾气传感器技术厂家包含Horiba、Hartmann&Braun、Siemens 等,我国尾气分析仪生产厂家大都采用进口光学平台(NDIR红外三气探测器)组装。根据机动车尾气排放检测新政要求，柴油车检测站、汽油车检测站须配置具有快速响应速度的光学NO气体传感器的尾气分析仪，现有技术一般是在热电堆或者热释电三组分CO、CO2、HC光学平台的基础上，串联一个微流红外、或者紫外的光学NO传感器。不仅成本高，同时测量的响应速度也降低。如果共用一套红外光源，一套红外气室，在一个分析仪上采用热释电或者热电堆实现传统三组分的测量，同时又通过设置一个微流红外探测器实现NO的测量，不仅提高了性能(同光源和气室)、降低了成本(省却了一套光学和气室)，还可以提高测量的响应速度。因此，开发满足国六标准排放限值要求的新型的国产化多组分宽量程尾气分析仪器十分必要。

在本背景技术中仅以尾气排放监测的应用场景进行举例说明，事实上对此不做限定，本申请中所公开的气体分析仪和气体分析方法可以应用于CEMS烟气排放连续监测、燃烧效率监控、磨煤机监控、水泥窑炉过程监控等应用场景。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例在本申请人专利文献CN107389585B的基础上集成多组分热电堆或者热释电红外探测器，在一个分析仪上采用多组分热释电或者热电堆红外探测器实现传统三组分的测量，同时又通过设置一个微流红外探测器实现低浓度气体的测量，两个探测器共用一个气室和一个光源，提供了一种高性能、响应速度快、低成本、体积小、可同时测量多种气体成分的多组分宽量程气体分析仪及气体分析方法，以克服现有红外气体分析仪在多组分热电堆或者热释电红外探测器的基础上，串联一个微流红外、或者紫外的光学 NO传感器存在的成本高以及响应速度低的技术问题。

本实用新型的实施例提供一种多组分宽量程气体分析仪，包括：

气室腔体，气室腔体包含至少一测量通道，测量通道用于充入被测气体；

光源模块，设置于气室腔体的上游，用于射出包含被测气体的吸收波段的照射光；

多组分热电堆或者热释电红外探测器以及微流红外探测器，用于接收光源模块发射并被被测气体吸收过的照射光；

微流红外探测器位于气室腔体的下游，多组分热电堆或者热释电红外探测器位于多组分宽量程气体分析仪的侧壁。

多组分宽量程气体分析仪还包括一反射装置，用于将光源模块发射并被被测气体吸收过的照射光进行反射以被多组分热电堆或者热释电红外探测器所接收并探测。

反射装置的中心与多组分热电堆或者热释电红外探测器的中心位于同一竖直线上，反射装置与横板之间呈一定夹角。

在多组分热电堆或者热释电红外探测器上套设有挡光套，且挡光套上开设有通光孔。

通光孔的大小与多组分热电堆或者热释电红外探测器的探测面相适配，多组分热电堆或者热释电红外探测器的探测面中心与通光孔中心重合，从而通过调整挡光套的厚度，可控制射入多组分热电堆或者热释电红外探测器的光线角度，使反射装置反射过来的光可以最佳角度入射至多组分热电堆或者热释电红外探测器，从而减少其他角度射入的光线对多组分热电堆或者热释电红外探测器的干扰。

通过查询数据手册可得到多组分热电堆或者热释电红外探测器的最佳感应角度α以及探测面直径D，挡光套的厚度H可根据公式H＝D/2tanα/2计算得到，挡光套的厚度为95％H～105％H。

气室腔体沿气室腔体的中心轴线设置隔板，将气室腔体分为大小和形状都相同的测量通道和参考通道。

在气室腔体与微流红外探测器之间可活动连接有调节板，且在调节板中部设有用于调节微流红外探测器从测量通道和参考通道接收到的光信号的调节孔。

多组分宽量程气体分析仪还包括一探测腔体，其前端与气室腔体的末端连接，且沿隔板延长线方向设置横板，横板将探测腔体分为第一通道和第二通道，第一通道与测量通道相对设置，第二通道与参考通道相对设置；

反射装置设置于探测腔体的第一通道内；

多组分热电堆或者热释电红外探测器设置于第一通道内且与反射装置相对设置，用于接收及检测反射装置反射过来的光强；

微流红外探测器设置于探测腔体的末端，用于分别接收及检测第一通道和第二通道内的光强。

反射装置设置于气室腔体的测量通道内并且位于隔板上；

多组分热电堆或者热释电红外探测器设置于测量通道内且与反射装置相对设置，用于接收及检测反射装置反射过来的光强。

多组分宽量程气体分析仪还包括一探测腔体，其前端与气室腔体的末端连接；

反射装置设置于探测腔体内；

多组分热电堆或者热释电红外探测器设置于探测腔体内部且与反射装置相对设置，用于接收及检测反射装置反射过来的光强；

微流红外探测器，设置于探测腔体的末端，用于分别接收及检测第一通道和第二通道内的光强。

反射装置，设置于气室腔体的测量通道内并且位于隔板上；

多组分热电堆或者热释电红外探测器，设置于测量通道内且与反射装置相对设置，用于接收及检测反射装置反射过来的光强。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1)无需额外的气室，所述多组分热电堆或者热释电红外探测器可与尾部的微流红外探测器共用一个气室，以实现对多组分气体浓度的同时测量，从而提高了气体测量的响应速度，有效减小测量装置的体积和成本；并且通过微流红外探测器与多组分热电堆或者热释电红外探测器进行组合，克服了采用热电堆探测器进行尾气监测，热电堆红外探测器红外吸收效应较弱，无法满足多组分宽量程测量要求的技术问题；同时克服采用多个独立的气动气体探测器导致的尾气分析仪造价高昂、体积庞大的技术问题，在降低气体分析仪的成本和体积的同时，兼顾了低浓度气体的高精度测量。

2)通过设置反射装置增强反射信号，以使多组分热电堆或者热释电红外探测器和微流红外探测器能够同时探测到信号，并且信号信噪比均较高；

3)通过设置参比通道以消除红外光长期漂移对测量结果造成的误差，从而提高测量精度和分析仪的稳定性；通过使用微流红外探测器可以对低量程的气体进行浓度测量，并且消除水分干扰，进一步地，通过在多组分热电堆或者热释电红外探测器上设置挡光套、调节板，能够进一步提高气体浓度测量的精度。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例中示出的多组分宽量程气体分析仪的结构示意图；

图2是图1中示出的探测腔体3的结构示意图；

图3是图1中示出的多组分热电堆红外探测器部分的局部结构示意图；

图4是本实用新型第一实施例中示出的多组分宽量程气体分析仪的局部结构示意图；

图5是本实用新型第二实施例中示出的多组分宽量程气体分析仪的局部剖面图；

图6是本实用新型第三实施例中示出的多组分宽量程气体分析仪的局部剖面图；

图7是本实用新型第四实施例中示出的多组分宽量程气体分析仪的局部剖面图。

图中：1-气室腔体，11-隔板，12-测量通道，13-参考通道，2-光源模块，21-切光片，3-探测腔体，31-横板，32-第一通道，33-第二通道，35-光学镜片，36-环形凹槽，37-挡光套，38-通光孔，4-反射装置，5-多组分热电堆或者热释电红外探测器，6-微流红外探测器，7-调节板，71-调节孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

实施例一

请参考图1和图2，本实用新型的实施例提供了一种多组分宽量程气体分析仪，包括气室腔体1、光源模块2、探测腔体3、反射装置4、多组分热电堆或者热释电红外探测器5和微流红外探测器6。多组分热电堆或者热释电红外探测器5为多组分热电堆红外气体探测器或者多组分热释电红外气体探测器。

沿气室腔体1的中心轴线设置隔板11，将气室腔体1分为大小与形状相同或者相近的测量通道12和参考通道13，隔板11与气室腔体1的长度相同，隔板11与气室腔体1一体成型以提高测量通道12和参考通道13的气密性以及两个通道的一致性，在其他实施例中隔板11与气室腔体1也可通过焊接方式进行连接。本实施例中测量通道12和参考通道13相对隔板11对称设置，优选地，测量通道12和参考通道13的横截面均为半圆形。事实上对此不作限定，横截面也可以为矩形或者其他几何形状。

本实用新型在气室腔体1的参考通道13中充入对光源模块2发出的光无吸收的参考气体,如N₂。在测量通道12上设置了进气口和出气口，以供被测气体流入和流出测量通道12。

光源模块2设置于气室腔体1的上游，光源模块2用于射出包含被测气体的吸收波段的照射光。光源模块2包括光源、电机以及切光片21，光源和电机通过安装座与切光片21连接，切光片21通过安装座与气室腔体1前端相连接。切光片21上设置了第一透光孔和第二透光孔,切光片21在电机的带动下匀速转动，将光源发出的光周期、交替地通过第一透光孔照射到测量通道12内，以及通过第二透光孔照射到参考通道13内，本实施例中气室腔体1与安装座之间通过法兰结构进行连接，为了防止光源的径向移动导致的光漂，在安装座与气室腔体1之间设置了若干个螺钉和螺孔，通过螺钉和螺孔进行紧配合。

请参考图2和图3，气室腔体1与微流红外探测器6之间还设有探测腔体3，探测腔体3通过安装座与气室腔体1以及微流红外探测器6相连，探测腔体3 的前端与气室腔体1的末端通过光学镜片35隔绝气流，同时气室腔体1内部的光可通过光学镜片35到达探测腔体3中，在探测腔体3内部沿横板31延长线方向对称设置了一对平行凹槽，横板31嵌入平行凹槽中以和探测腔体3进行固定，横板31将探测腔体3分为第一通道32和第二通道33，第一通道32与气室腔体1内的测量通道12位置相对匹配，第二通道33与气室腔体1内的参考通道13位置相对匹配，横板31与探测腔体3的长度相同，且横板31与探测腔体 3通过胶接方式进行连接以防止光泄漏，本实施例中第一通道32和第二通道33 相对横板31对称设置，且第一通道32和第二通道33与测量通道12和参考通道13的截面形状相同，从而光源发出的光穿过测量通道12照射到第一通道32 内，光源发出的光可穿过参考通道13照射到第二通道33内。

为了对气室腔体1和探测腔体3进行径向固定，在探测腔体3的前端设置了一圈圆环状的环形凹槽36，环形凹槽36的内径大于气室腔体1的外径，使得气室腔体1的右端部分嵌入到所述环形凹槽36中。

本实用新型中在测量通道12和第一通道32内被测的多组分气体吸收光源发出的不同波长的红外光，在参考通道13和第二通道33中参考气体N₂对光源发出的红外光无吸收。

反射装置4设置于探测腔体3的第一通道32内，具体地，反射装置4设置在横板31上，且其反射面设置于光源模块2与多组分热电堆或者热释电红外探测器5之间，光源模块2发射的光经过测量通道12中的被测气体吸收后一部分直接到达微流红外探测器6，一部分通过反射装置4到达多组分热电堆或者热释电红外探测器5，使多组分热电堆或者热释电红外探测器5和微流红外探测器6 可以同时探测到光信号，实现对多组分气体中不同气体成分的同时测量。反射装置4与横板31之间呈一定夹角，为了使多组分热电堆或者热释电红外探测器 5接收到的光信号比较均匀，优选地，反射装置4与横板31之间的夹角为45°，多组分热电堆或者热释电红外探测器5的中心与反射装置4的中心处于同一直线上，本实施例中为了增强反射装置4的反射效果，可在反射面上设置镀层，进一步地为了增强反射效果以及使探测器探测到充足的光信号，在气室腔体1 以及探测腔体3的内壁以及横板31上均镀上了镀层，镀层对探测器探测波段的光吸收较小。

多组分热电堆或者热释电红外探测器5设置于探测腔体3的侧壁上，且其与反射装置4相对设置，多组分热电堆或者热释电红外探测器5用于接收及检测光源模块2发射并经反射装置4反射过来的光强，具体地，多组分热电堆或者热释电红外探测器5安装在第一通道32的内侧壁上，且反射装置4的中心与多组分热电堆或者热释电红外探测器5的中心位于同一竖直线上，本实施例中多组分热电堆或者热释电红外探测器5为可同时对多组分气体进行浓度测量的复合组分红外探测器，当测量尾气时其可以同时对CO、CO₂和HC进行气体浓度测量。当多组分热电堆或者热释电红外探测器5可同时对CO、CO₂和HC进行测量时，多组分热电堆或者热释电红外探测器5能根据CO、CO₂和HC分别对光的吸收特性来测定在对应吸收波段的光强衰减情况，并且将检测结果转化为电信号。

多组分热电堆或者热释电红外探测器5包括一参考探测头Ref及多个测量探测头，参考探测头Ref及多个测量探测头处于同一平面，请参考图1，在本实施例中多组分热电堆或者热释电红外探测器5包括四个探测头，一参考探测头 Ref及三个测量探测头，当使用本专利中公开的气体分析仪测量尾气时，多组分热电堆或者热释电红外探测器5的三个测量探测头分别用于测量尾气中的CO、 CO2和HC浓度，微流红外探测器6用于测量低浓度的N0的浓度。

事实上，对多组分热电堆或者热释电红外探测器5的探测头个数，以及各探测头测量何种气体的浓度均不做限定。

请参考图3，为使光信号以最佳入射角度射入多组分热电堆或者热释电红外探测器5，本实用新型中在多组分热电堆或者热释电红外探测器5下端套设有挡光套37，且挡光套37上开设有通光孔38，通光孔38的大小与多组分热电堆或者热释电红外探测器5的探测面相适配，多组分热电堆或者热释电红外探测器5 的探测面中心与通光孔38中心重合，在多组分热电堆或者热释电红外探测器5 的探测面直径D以及最佳感应角度α一定的情况下，通过调整挡光套37的厚度 H，可控制射入多组分热电堆或者热释电红外探测器5的光线角度α，使反射装置4反射过来的光可以最佳角度入射至多组分热电堆或者热释电红外探测器5，从而减少其它角度射入的光线对多组分热电堆或者热释电红外探测器5的干扰。

例如当多组分热电堆或者热释电红外探测器5的探测面直径D＝4.5㎜，多组分热电堆或者热释电红外探测器5的最佳感应角度α＝120℃时，要保证多组分热电堆或者热释电红外探测器5探测到的光信号稳定，无杂散光干扰，可控制射入多组分热电堆或者热释电红外探测器5的光线入射角度也为α，根据直角三角形的边长计算公式可计算出挡光套37的厚度H＝D/2tanα/2＝4.5/2√3≈ 1.3㎜，其中多组分热电堆或者热释电红外探测器5的最佳感应角度α以及探测面直径D可通过查询数据手册上的参数得到；另外在实际选用挡光套37时，挡光套37的厚度H可在计算结果的±5％范围内进行调整，即事实上挡光套37的厚度在95％H～105％H范围内均可以满足要求。

本实用新型中微流红外探测器6通过安装座安装在探测腔体3的末端，微流红外探测器6用于分时接收及检测第一通道32和第二通道33内的光强，本实施例中探测腔体3与微流红外探测器6之间设有滤光片，滤光片可以消除或减少散射和干扰组分的影响，可以使具有特征吸收波长的红外光通过。

本实用新型中微流红外探测器6可以是测量特定气体的成分和浓度的探测器，比如可以是NO微流红外探测器，SO2探测器或其他探测器。当微流红外探测器6是NO探测器时，微流红外探测器6能根据NO对红外光的吸收特性来测定在对应吸收波段的光强衰减情况，并且将检测结果转化为电信号。

本实用新型的具体测量方法为：

S1、在测量通道12内充入已知浓度的被测气体，在参考通道13充入参考气体，光源模块2发出的红外光分时射入测量通道12和参考通道13，测量通道 12内的被测气体吸收特定波长的红外光，参考通道13内的参考气体则不吸收红外光；

S2、多组分热电堆或者热释电红外探测器5包括一参考探测头Ref及多个测量探测头，通过多组分热电堆或者热释电红外探测器5各探测头同步检测测量通道12光信号，计算出各测量探测头与参考探测头输出信号强度比值，具体地，从测量通道12和参考通道13射出的红外光射入第一通道32与第二通道33，其中射入第一通道32的一部分红外光被反射装置4反射至多组分热电堆或者热释电红外探测器5中，本实施例中多组分热电堆或者热释电红外探测器5包括四个探测头，其中有一个是参考探测头，另外三个为测量探测头；事实上，对多组分热电堆或者热释电红外探测器5的探测头个数不做限定。

S3、分别拟合出多组分热电堆或者热释电红外探测器5中各测量探测头与参考探测头输出信号强度比值与相应被测气体浓度之间的关系；

S4、通过微流红外探测器6分时检测测量通道12和参考通道13的光信号，并输出相应的电信号，计算测量通道12和参考通道13输出信号强度比值；

S5、拟合出测量通道12和参考通道13输出的信号强度比值和被测气体浓度之间的关系；

S6、通入多组分被测气体，根据多组分热电堆或者热释电红外探测器5的各测量探测头输出信号与参考探测头输出信号之间的比值以及测量通道12和参考通道13输出的信号强度比值，结合步骤S3和步骤S5确定的关系计算出多组分气体中多种成分的浓度。

相比于多个微流红外探测器6，多组分热电堆或者热释电红外探测器5的成本相对较低，但是微流红外探测器6可以测量低浓度的被测气体，因此通过微流红外探测器6与多组分热电堆或者热释电红外探测器5进行组合，在实现多组分气体浓度同时测量的同时，兼顾了气体分析仪的成本和低浓度气体浓度测量。

由于从参考通道13探测到的光强度对应的是光源的初始光强，从测量通道 12探测到的光强对应的是经过被测气体吸收后的光强，根据两个通道的光强数据之比与被测气体的浓度之间的关系可以得到被测气体的浓度。请参考图1和图4，在测量多组分气体成分的过程中，由于第一通道32内的横板31上设有反射装置4，反射装置4的设置会对微流红外探测器6接收到的光进行部分遮挡，从而会导致即使在测量通道12和参考通道13内通入相同浓度的气体，微流红外探测器6从两个通道接收到的光强度会不同，同时由于在加工过程中测量通道12和参考通道13可能会存在一致性差异，两个通道的一致性差异也会导致即使在测量通道12和参考通道13内通入相同浓度的气体，微流红外探测器6 从两个通道接收到的光强度会不同，两个通道的结构差异以及反射装置4的设置导致微流红外探测器6从两个通道接收到的初始光强产生差异，而这个初始光强差异会给测量结果造成误差。

请参考图4，为了消除两个通道的结构差异以及反射装置4的设置带来的测量误差，本实用新型在探测腔体3与微流红外探测器6之间设置调节板7，且在调节板7中部开设用于调节微流红外探测器6从两个通道接收到的光信号的调节孔71。具体的调节方法为：向测量通道12和参考通道13内通入成分和浓度完全一致的气体，比如为纯N₂，通过上下移动调节板7使微流红外探测器6从测量通道12和参考通道13接收到的光强度相等，此时对调节板7的位置进行固定即可消除两个通道的结构差异以及反射装置4的设置带来的测量误差。当发现从测量通道12探测的光强度小于从参考通道13探测到的光强度时，可通过向上移动调节板7使更多的光能够从测量通道12穿过调节孔71到达微流红外探测器6，调节板7对从参考通道13穿过的光进行更多的遮挡，使更少的光能够从参考通道13穿过调节孔71到达微流红外探测器6，以此便可确保当测量通道12和参考通道13中通入气体的成分和浓度均相同时微流红外探测器6从测量通道12和参考通道13接收到的光强度相等。

实施例二

请参考图5，本实施例与实施例一的区别在于，气室腔体1为单气室腔体，而非隔半气室，气室腔体1内部只充被测气体，而不充入参考气体。

即在气室腔体1内未设置隔板11，相应的探测腔体3内也未设置横板31，气室腔体1和探测腔体3均为单通道腔体。

在本实施例中，为了提高多组分热电堆或者热释电红外探测器5探测信号的信噪比，在探测腔体3内设置反射装置4，但是由于气室腔体1和探测腔体3 中均存在漫反射，故当将实施例一中的反射装置4省略掉后，由光源模块2发射的红外光也可通过漫反射到达多组分热电堆或者热释电红外探测器5以及微流红外探测器6，从而测出被测气体中多种气体组分的浓度。

在测量被测气体的浓度时，多组分热电堆或者热释电红外探测器5和微流红外探测器6接收并分析由光源模块2发射的红外光，信号处理系统根据多组分热电堆或者热释电红外探测器5和微流红外探测器6输出的信号与气体浓度的换算公式进行处理运算后输出测量气体的浓度值。

实施例三

请参考图6，本实施例与实施例一的区别在于，多组分热电堆或者热释电红外探测器5的位置不同，多组分热电堆或者热释电红外探测器5设置在气室腔体1中测量通道12的侧壁上，而非设置在探测腔体3的侧壁上，并且此时省略了探测腔体3，在气室腔体1后端连接微流红外探测器6。

在图6中未示出反射装置4，由光源模块2发射的红外光也可通过漫反射到达多组分热电堆或者热释电红外探测器5以及微流红外探测器6，从而测出被测气体中多种气体组分的浓度。当然为了提高多组分热电堆或者热释电红外探测器5探测信号的信噪比，也可在测量通道12中设置反射装置4，优选的将反射装置4设置于测量通道12中的隔板11上。

为了提高多组分热电堆或者热释电红外探测器5测量数据的准确性，将多组分热电堆或者热释电红外探测器5设置于气室腔体1的末端，靠近微流红外探测器6以使多组分热电堆或者热释电红外探测器5探测的光信号为经过被测气体充分吸收后的光强。

实施例四

请参考图7，本实施例与实施例三的区别在于，气室腔体1为单气室腔体，而非隔半气室，气室腔体1内部只充被测气体，而不充入参考气体。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，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 (11)

1.一种多组分宽量程气体分析仪，其特征在于,包括：

气室腔体，气室腔体包含至少一测量通道，测量通道用于充入被测气体；

光源模块，设置于气室腔体的上游，用于射出包含被测气体的吸收波段的照射光；

多组分热电堆或者热释电红外探测器以及微流红外探测器，用于接收光源模块发射并被被测气体吸收过的照射光；

微流红外探测器位于气室腔体的下游，多组分热电堆或者热释电红外探测器位于多组分宽量程气体分析仪的侧壁。

2.如权利要求1所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：多组分宽量程气体分析仪还包括一反射装置，用于将光源模块发射并被被测气体吸收过的照射光进行反射以被多组分热电堆或者热释电红外探测器所接收并探测。

3.如权利要求2所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：反射装置的中心与多组分热电堆或者热释电红外探测器的中心位于同一竖直线上，反射装置与横板之间呈一定夹角。

4.如权利要求1所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：在多组分热电堆或者热释电红外探测器上套设有挡光套，且挡光套上开设有通光孔。

5.如权利要求4所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：通光孔的大小与多组分热电堆或者热释电红外探测器的探测面相适配，多组分热电堆或者热释电红外探测器的探测面中心与通光孔中心重合。

6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：

气室腔体沿气室腔体的中心轴线设置隔板，将气室腔体分为大小和形状都相同的测量通道和参考通道。

7.如权利要求6所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：在气室腔体与微流红外探测器之间可活动连接有调节板，且在调节板中部设有用于调节微流红外探测器从测量通道和参考通道接收到的光信号的调节孔。

8.如权利要求6所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：

多组分宽量程气体分析仪还包括一探测腔体，其前端与气室腔体的末端连接，且沿隔板延长线方向设置横板，横板将探测腔体分为第一通道和第二通道，第一通道与测量通道相对设置，第二通道与参考通道相对设置；

反射装置设置于探测腔体的第一通道内；

多组分热电堆或者热释电红外探测器设置于第一通道内且与反射装置相对设置，用于接收及检测反射装置反射过来的光强；

微流红外探测器设置于探测腔体的末端，用于分别接收及检测第一通道和第二通道内的光强。

9.如权利要求6所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：

反射装置设置于气室腔体的测量通道内并且位于隔板上；

多组分热电堆或者热释电红外探测器设置于测量通道内且与反射装置相对设置，用于接收及检测反射装置反射过来的光强。

10.如权利要求2-5中任一权利要求所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：

多组分宽量程气体分析仪还包括一探测腔体，其前端与气室腔体的末端连接；

反射装置设置于探测腔体内；

多组分热电堆或者热释电红外探测器设置于探测腔体内部且与反射装置相对设置，用于接收及检测反射装置反射过来的光强；

微流红外探测器，设置于探测腔体的末端，用于分别接收及检测第一通道和第二通道内的光强。

11.如权利要求2-5中任一权利要求所述的多组分宽量程气体分析仪，其特征在于：

反射装置，设置于气室腔体的测量通道内并且位于隔板上；

多组分热电堆或者热释电红外探测器，设置于测量通道内且与反射装置相对设置，用于接收及检测反射装置反射过来的光强。

Images