CN214121992U - 一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型用于烟气污染物检测的技术领域，属于光学测量领域。涉及一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：所述系统包括非分散紫外法测量装置和非分散红外法测量装置；所述非分散紫外法测量装置包含光源I，滤光轮，测量池I，氧传感器，检测器I，控制单元；所述非分散红外法测量装置包括光源II，测量池II，检测器II以及控制单元；通过气管将测量池I的出气端与氧传感器的进气端相连，氧传感器出气端与测量池II的进气端相连。本实用新型可先后检测烟气中SO2，NO2，O2与NO的浓度，提升了NO以及SO2等各项气体检测浓度的精确性，增强了抗干扰能力，提高了系统的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型设计了一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量技术，用于烟气污染物检测的技术领域，属于光学测量领域。
背景技术
非分散性紫外技术（NDUV，Non-dispersive UV）是一种基于气体吸收理论的方法。紫外光源发出的红外辐射经过一定浓度待测的气体吸收之后，与气体浓度成正比的光谱强度会发生变化，因此求出光谱光强的变化量就可以反演出待测气体的浓度。
在紫外波段，SO2、NO2、O3、Cl2、H2S等气体具有较高的吸收系数，从而使辐射吸收的比例更大。因此，NDUV技术特别适合于ppm范围内的痕量分析。此外，NDUV技术不受水蒸气浓度的干扰影响。
为有效实施污染物排放总量控制，我国环保部门已经对各种污染物的排放标准作了明确规定。其中SO2和NO是重点监控对象。
分子内部结构的差异决定不同种类的气体对能量不同的 光子进行差别吸收，吸收光子能量后产生不同的吸收光谱。双原子气体分子的分子 结构相对简单， 吸收光谱谱线的宽度较窄，较容易区分。如NO气体分子在特征波段的吸收较小，并且特征吸收谱线的宽度较窄。而多原子气体分子如SO2，其内部具有更多的能级结构，气体分子吸收光子能量后会产生一系列很临近的谱线，由于展宽效应，很多谱线会发生重叠，形成连续的谱带。
紫外波段本身较窄，SO2的特征吸收峰主要集中在196~240 nm，260~320 nm， 360390 nm 三个波段，而在此波段中，NO也有着较强的吸收，会影响SO2和NO的浓度反演计算，光谱处理会很复杂，并且影响结果的准确性和可靠性。
非分散红外法（NDIR，Non-Dispersive InfraRed），红外光源发出的红外光谱通过一定浓度的待测气体时，特定波段的红外能量会被待测气体吸收，红外光谱光照强度衰减程度的多少与被测气体浓度的呈正相关状态，通过对吸收前后的光照强度变化进行相关的数据处理可以推导出待测气体的浓度大小。非分散红外法测量系统具有寿命长、稳定性好，同时还具有选择性好、量程广、精度高，能够实现多组分污染气体快速和在线连续式检测等优点，红外波段范围较大，具有非对称双原子或多原子分子结构的气体在中红外波段都有着自己独有的特征吸收带，具有十分优越的鉴别性。
但是，很多气体在红外波段有光谱吸收，同时不同气体组份存在不同的相应的红外光谱吸收波段。
实用新型内容
由于SO2和NO在紫外波段的吸收波段重叠部分较多，在SO2的吸收波段，NO也有较强的吸收特性。而在红外范围，SO2与NO的吸收波段能被有效地区分。
本实用新型的目的针对上述问题而提出非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统。
本实用新型的主要技术方案：非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：所述系统包括非分散紫外法测量装置和非分散红外法测量装置；所述非分散紫外法测量装置包含光源I，滤光轮，测量池I，氧传感器，检测器I，控制单元；所述非分散红外法测量装置包括光源II，测量池II，检测器II以及控制单元；通过气管将测量池I的出气端与氧传感器的进气端相连，氧传感器出气端与测量池II的进气端相连。
优选地，所述光源I包括两个光源，分别为光源1与光源2，滤光轮垂直于光源方向。
优选地，所述分别设置分束器与反射镜，使光源1光经滤光轮后被参比检测器I接收，同时使光源1与光源2的光垂直入射测量池I中；测量池I的入光孔与出光孔位于同一侧，测量池I另一侧固定设置两个反射镜组成直角反射镜组，使光经反射镜被检测器I接收。
优选地，所述非分散红外测量装置中，光源II为黑体光源，还包括聚光杯和两块离轴抛物镜；所述测量池II为怀特测量池，检测器II为多通道检测器，分别用于参比通道检测和待测气体检测。
优选地，所述聚光杯将黑体光源所散发的光调节成准直光源；固定离轴抛物镜1，使红外光经抛物镜反射后聚焦在怀特测量池的入光窗片中心；通过调节怀特测量池的位置，使光从出光窗片中心射出；通过调整离轴抛物镜2的位置，使出射光通过检测器II均匀地被参比检测器和测量检测器接收。
优选地，所述怀特测量尺的光程为5 m。
本实用新型所述非分散紫外法测量装置主要测量SO2，NO2，O2浓度；所述非分散红外测量装置主要测量NO浓度。
本实用新型将紫外测量系统测量池的出气端与氧传感器进气端相连，氧传感器出气端与红外测量系统测量池的进气端相连，先后检测烟气中SO2，NO2，O2与NO的浓度，提升了NO以及SO2等各项气体检测浓度的精确性，增强了抗干扰能力，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型实施例系统中的非分散紫外测量装置连接示意图。
图2为本实用新型实施例系统中的非分散红外测量装置连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，然而，本实用新型可以以许多不同的形式来实施了，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。
实施例
非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，主要包括非分散紫外法测量装置（参考附图1）和非分散红外法测量装置（参考附图2）；非分散紫外法测量装置包含光源I，滤光轮，测量池I，氧传感器，检测器I，控制单元；非分散红外法测量装置包括光源II，测量池II，检测器II以及控制单元；通过气管将测量池I的出气端与氧传感器的进气端相连，氧传感器出气端与测量池II的进气端相连。
实施例非分散紫外法测量装置中，参考附图1，光源I包括两个光源，分别为光源1与光源2，滤光轮垂直于光源方向，通过分别设置分束器与反射镜，使LAMP 1光经滤光轮后被参比检测器I接收，同时使光源1与光源2的光垂直入射测量池I中；测量池I的入光孔与出光孔位于同一侧，测量池I另一侧固定设置两个反射镜组成直角反射镜组，使光经反射镜被检测器I接收。
实施例非分散红外测量装置中，参考附图2，光源II为黑体光源，还包括聚光杯和两块离轴抛物镜；所述测量池II为光程5 m的怀特测量池，检测器II为多通道检测器，分别用于参比通道检测和待测气体检测。通过聚光杯将黑体光源所散发的光调节成准直光源；固定离轴抛物镜1，使红外光经抛物镜反射后聚焦在怀特测量池的入光窗片中心；通过调节怀特测量池的位置，使光从出光窗片中心射出；通过调整离轴抛物镜2的位置，使出射光通过检测器II均匀地被参比检测器和测量检测器接收。
实施例非分散紫外法测量装置主要测量SO2，NO2，O2浓度；所述非分散红外测量装置主要测量NO浓度。
实施例中，整个气体的流通顺序为，先通过气管进入非分散紫外的测量气室，由测量气室出气端经气管进入氧传感器，经过氧传感器后，再进入非分散红外的怀特池中，最终从怀特池出气端排出。
本实用新型解决了烟气检测中SO2与NO气体浓度检测之间的相互影响，先经由非分散紫外系统检测出SO2，O2的浓度，再经由非分散红外系统检测出NO的浓度。将气体检测分两步进行，利用紫外和红外的测量优点，弥补了相互之间的不足，而且，即使通入高浓度的SO2气体也不会对NO的浓度检测产生干扰。先后检测烟气中SO2，O2与NO的浓度，提升了NO以及SO2等各项气体检测浓度的精确性，增强了抗干扰能力，提高了系统的稳定性。
以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。本实用新型可以有各种合适的更改和变化。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 (7)
1.一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：所述系统包括非分散紫外法测量装置和非分散红外法测量装置；所述非分散紫外法测量装置包含光源I，滤光轮，测量池I，氧传感器，检测器I，控制单元；所述非分散红外法测量装置包括光源II，斩波器，测量池II，检测器II以及控制单元；通过气管将测量池I的出气端与氧传感器的进气端相连，氧传感器出气端与测量池II的进气端相连。
2.如权利要求1所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：所述光源I包括两个光源，分别为光源1与光源 2，滤光轮垂直于光源方向。
3.如权利要求2所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：分别设置分束器与反射镜，使光源 1光经滤光轮后被参比检测器I接收，同时使光源 1与光源2的光垂直入射测量池I中；测量池I的入光孔与出光孔位于同一侧，测量池I另一侧固定设置两个反射镜组成直角反射镜组，使光经反射镜被检测器I接收。
4.如权利要求1所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：所述非分散红外测量装置中，光源II为黑体光源，还包括聚光杯和两块离轴抛物镜；所述测量池II为怀特测量池，检测器II为多通道检测器，分别用于参比通道检测和待测气体检测。
5.如权利要求4所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：聚光杯将黑体光源所散发的光调节成准直光源；固定离轴抛物镜1，使红外光经抛物镜反射后聚焦在怀特测量池的入光窗片中心；通过调节怀特测量池的位置，使光从出光窗片中心射出；通过调整离轴抛物镜2的位置，使出射光通过检测器II均匀地被参比检测器和测量检测器接收。
6.如权利要求1所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：所述非分散紫外法测量装置测量SO2，NO2，O2浓度；所述非分散红外测量装置测量NO浓度。
7.如权利要求4或5所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统，其特征在于：所述怀特测量池的光程为5 m。
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