CN216646257U - 一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型用于环境监测技术领域，涉及一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量装置，其特征在于：所述装置包括非分散紫外法测量系统和非分散红外法测量系统，非分散紫外法测量系统的氧传感器通过气管与非分散红外法测量系统联接；所述非分散紫外法测量系统测量池的出气口通过气管与氧传感器的一端相连，氧传感器另一端通过气管与非分散红外法测量系统测量池的进气口相连。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。
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装置，用于环境监测领域。
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一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量装置。
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装置，其特征在于：所述装置包括非分散紫外法测量系统和非分散红外法测量系统，非分散紫外法测量系统的氧传感器通过气管与非分散红外法测量系统联接；所述非分散紫外法测量系统测量池的出气口通过气管与氧传感器的一端相连，氧传感器另一端通过气管与非分散红外法测量系统测量池的进气口相连。
优选地，所述非分散紫外法测量系统包含光源I，滤光轮，测量池I，氧传感器，检测器I及相关控制电路；所述非分散红外法测量系统包括光源II，斩波器，测量池II，检测器II以及相关控制电路；测量池I的出气口I通过气管与氧传感器的一端相连，氧传感器另一端通过气管与测量池II的进气口II相连。
优选地，所述光源I包括两个紫外灯管，分别用于发出特定光谱光的镉灯与镁灯。
优选地，所述滤光轮垂直于光源I方向。
优选地，所述非分散紫外法测量系统的光路中设置分束器与若干反射镜，使光源1的光经滤光轮后被检测器I的参比端接收，同时使光源I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，所述光源II为大功率黑体光源，与聚光杯扣合安装，聚光杯将光源II黑体光源所散发的光调节成平行光。
优选地，所述非分散红外法测量系统的光路中设置若干离轴抛物反射镜，光源II的红外光经反射后聚焦在测量池II的入光窗片中心，通过测量池II的出光口处离轴抛物反射镜，使测量池II的出射光均匀地被检测器II接收。
优选地，所述测量池II为5M长光程怀特测量池。
优选地，所述检测器II为多通道检测器，包括参比通道检测和待测气体检测。
本实用新型所述非分散紫外法测量系统主要测量SO2，NO2，O2浓度；所述非分散红外法测量系统主要测量NO浓度。
本实用新型的有益效果
本实用新型将紫外测量系统测量池I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非分散紫外红外联用的气体浓度测量系统的连接示意图。
图中，1-进气口I，2-测量池I，3-检测器I，4-滤光轮，5-光源I，6-出气口I，7-氧传感器，8-进气口II，9-出气口II， 10-斩波器，11-光源II及聚光杯，12-检测器II，13-测量池II。
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，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装置参考附图1，主要包括非分散紫外法测量系统和非分散红外法测量系统，非分散紫外法测量系统的氧传感器7通过气管与非分散红外法测量系统联接；非分散紫外法测量系统测量池的出气口通过气管与氧传感器7的一端相连，氧传感器7另一端通过气管与非分散红外法测量系统测量池的进气口相连。
实施例中，非分散紫外法测量系统包含光源I，滤光轮4，测量池I，氧传感器7，检测器I及相关控制电路；非分散红外法测量系统包括光源II，斩波器10，测量池II，检测器II以及相关控制电路；测量池I的出气口I通过气管与氧传感器7的一端相连，氧传感器7另一端通过气管与测量池II的进气口II相连。
实施例中，光源I包括两个紫外灯管，分别为光镉灯和镁灯，滤光轮4垂直于光源I方向，通过分别设置分束器与反射镜，使光经滤光轮4后被参比检测器I接收，同时使光源I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。
实施例中，光源II为大功率黑体光源，与聚光杯扣合安装，聚光杯将光源II黑体光源所散发的光调节成平行光；光路中设置若干离轴抛物反射镜，光源II的红外光经反射后聚焦在测量池II的入光窗片中心，通过测量池II的出光口处离轴抛物反射镜，使测量池II的出射光均匀地被检测器II接收。
实施例中，测量池II为5M长光程怀特测量池。
实施例中，检测器II为多通道检测器，包括参比通道检测和待测气体检测，分别用于参比通道检测和待测气体检测。
实施例中，非分散紫外法测量装置主要测量SO2，NO2，O2浓度；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法测量系统的测量气室，由测量池I出气端经气管进入氧传感器，经过氧传感器后，再进入非分散红外法测量系统的怀特池中，最终从测量池II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 (10)
1.一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量装置，其特征在于：所述装置包括非分散紫外法测量系统和非分散红外法测量系统，非分散紫外法测量系统的氧传感器通过气管与非分散红外法测量系统联接；所述非分散紫外法测量系统测量池的出气口通过气管与氧传感器的一端相连，氧传感器另一端通过气管与非分散红外法测量系统测量池的进气口相连。
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装置，其特征在于：所述非分散紫外法测量系统包含光源I，滤光轮，测量池I，氧传感器，检测器I及相关控制电路；所述非分散红外法测量系统包括光源II，斩波器，测量池II，检测器II以及相关控制电路；测量池I的出气口I通过气管与氧传感器的一端相连，氧传感器另一端通过气管与测量池II的进气口II相连。
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装置，其特征在于：所述光源I包括两个紫外灯管，分别为镉灯与镁灯。
4.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装置，其特征在于：所述滤光轮垂直于光源I方向。
5.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装置，其特征在于：所述非分散紫外法测量系统的光路中设置分束器与若干反射镜，使光源 1的光经滤光轮后被检测器I的参比端接收，同时使光源I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。
6.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装置，其特征在于：所述光源II为大功率黑体光源，与聚光杯扣合安装，聚光杯将光源II黑体光源所散发的光调节成平行光。
7.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装置，其特征在于：所述非分散红外法测量系统的光路中设置若干离轴抛物反射镜，光源II的红外光经反射后聚焦在测量池II的入光窗片中心，通过测量池II的出光口处离轴抛物反射镜，使测量池II的出射光均匀地被检测器II接收。
8.如权利要求2或7所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量装置，其特征在于：所述测量池II为5M长光程怀特测量池。
9.如权利要求2或7所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量装置，其特征在于：所述检测器II为多通道检测器，包括参比通道检测和待测气体检测。
10.如权利要求1或2所述的一种非分散紫外红外联用的气体浓度测量装置，其特征在于：所述非分散紫外法测量系统测量SO2，NO2，O2浓度；所述非分散红外法测量系统测量NO浓度。
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