CN217180588U - 紫外吸收法气体检测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紫外吸收法气体检测器，它包括用于发射紫外光的紫外光光源，设置在紫外光光源后面的带有进气口和出气口的光吸收池，设置在光吸收池后端的吸收光强探测器，还包括设置在紫外光光源和和光吸收池之间的分光镜片，以及设置在分光镜片上方或下方的本底光强探测器。

Description

紫外吸收法气体检测器

技术领域

本实用新型涉及环境检测技术领域，尤其是涉及一种紫外吸收法气体检测器。

背景技术

气体检测器是用来检测被测气体中某一种气体的浓度，在现有技术中，二氧化硫检测器是通过紫外荧光法进行检测，通过氘灯、锌灯等紫外光源产生紫外光，然后通过滤光片将所需紫外光进行滤光，再通过透镜将光线聚焦，被测SO2气体经过碳烃去除器将气体中的碳基和烃基气体去除进入到气室中，和紫外光产生荧光，通过光电管接收荧光信号通过电信号计算换算出气体浓度，其中所述光电管还需要制冷装置对其恒温，所述紫外光源还需光强检测器对其进行寿命衰减检测。

现有技术环境空气中NO、NO2氮氧化物检测器是通过化学发光法进行检测，通过NO和臭氧发生化学反应，产生激发态的NO2，激发态的NO2回到基态时发出光，发出光的强度与NO浓度成正比关系，然后通过光电管对光强度进行检测，换算出浓度。NO2的浓度计算，必须先要将NO2通过转换器变成NO，然后再和臭氧进行化学发光反应，这时检测出来的浓度就是氮氧化物总量NOX，NO2的浓度就等于NOX-NO。所述NO、NO2检测器需要臭氧发生器和比例阀，所述光电管需要制冷装置对其恒温。还需要NO2 到NO的转换器。

现有技术中臭氧检测器是通过紫外吸收法进行检测，通过氘灯、锌灯、低压汞灯等紫外光源产生紫外光，并通过干涉滤光片进行滤光，臭氧会吸收特定波长的紫外光强，通过检测器对光强进行检测，换算出臭氧浓度。仪器检测时会有两路气体进行检测，首先被测气体进入气室检测出光强值I1，然后通过电磁阀切换到另一路气体，此路气体会经过臭氧剔除器将气路中的臭氧剔除，进入气室测出光强信号I0，然后用I0-I1,最后换算出臭氧浓度值。

这三种气体检测器均存在一些不足，主要表现为：

一、二氧化硫、臭氧检测器所需要产生荧光和吸收的紫外光波段是唯一性的。所以要求紫外光源发出的紫外光对波段有一定的要求，还需要滤光片的参与才能得到想要的波段。

二、二氧化硫检测器对光路要求很高，里面需要全凸透镜聚焦，和半凸透镜平光，对光路设计和加工要求很高，而且检测气体还要经过碳烃去除器将气体中的碳基和烃基气体去除。而且这种去除材料基本被国外垄断，使用成本很高。二氧化硫所用的光电检测管对使用环境要求较高，必须给它恒温确保它的稳定性。而且检测信号很弱，对硬件电路信号放大噪声处理要求很高。

三、氮氧化物检测器要产生发光反应必须要有臭氧的参与，产生臭氧必须要有臭氧发生器，而且发生的臭氧还需要按照一定比例进入反应室，还需要用到比例阀，NO2检测还需要将NO2通过转换器转换成NO，测出NOX值，再进行计算。所用的光电检测管对使用环境要求较高，必须给它恒温确保它的稳定性。而且检测信号很弱，对硬件电路信号放大噪声处理要求很高。

四、臭氧检测器气路必须是两路气体通过电磁阀不断切换，测出数值进行差分得到浓度值，一路气体要经过臭氧剔除器，将臭氧剔除，这种剔除器也被国外垄断而且是一种耗材需要定期更换，使用成本比较高。其光电检测管对使用环境要求较高，必须给它恒温确保它的稳定性。而且检测信号很弱，对硬件电路信号放大噪声处理要求很高。

五、以上所述现有的这几种气体检测器结构都比较复杂，所用元器件多，使用环境要求高，如果有其他气体成分或环境的影响，就会对检测信号产生很大的影响，而且这几种检测器的生产对生产人员素质要求高，生产成本高，生产效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种紫外吸收法气体检测器，它所采用的技术方案是：一种紫外吸收法气体检测器，它包括用于发射紫外光的紫外光光源，设置在紫外光光源后面的带有进气口和出气口的光吸收池，设置在光吸收池后端的吸收光强探测器，其特征在于：还包括设置在紫外光光源和和光吸收池之间的分光镜片，以及设置在分光镜片上方或下方的本底光强探测器。

本实用新型更进一步的技术特征是：

所述光吸收池为普通光程光池或长光程的光池。

所述本体光强探测器和吸收光强探测器中的传感器采用碳化硅传感器或氮化镓传感器。

所述紫外光光源为发射紫外光中心波长为254nm或405nm或200nm或280nm的LED紫外灯。

所述LED紫外灯设置有LED紫外灯固定座，所述本底光强探测器和吸收光强探测器也分别设置有本底光强探测器固定座和吸收光强探测器固定座。

所述光吸收池包括前进气座和后出气座，以及通过压盘固定连接在前进气座和后出气座之间的光池，其中所述分光镜设置在前进气座上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型中通过分光镜片将光路一分为二，一路通过本底光强探测器检测LED紫外灯的光强值作为I0，另一路通过光吸收池内气体，通过吸收光强探测器测出光强值为I1，用I0-11然后换算出被测气体浓度值。这种结构，省去了复杂的光路设计和气路处理，消除了气体成分和工作环境对其的影响，综上可以达到更简单的结构，更少的元器件使用，更低的制造成本，而且生产人员素质要求不高，生产效率还能大幅提高，更重要的是，本实用新型使一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫气体浓度的检测和臭氧气体浓度检测一样可以通过紫外吸收法检测浓度。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的光路气路示意图；

图2为本实用新型第二实施例的光路气路示意图；

图3为本实用新型第三实施例的结构分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

实施例一：

如图1所示：一种紫外吸收法气体检测器，它包括用于发射紫外光的紫外光光源1，设置在紫外光光源后面的带有进气口301和出气口302的光吸收池3，设置在光吸收池3后端的吸收光强探测器5，还包括设置在紫外光光源1和和光吸收池3之间的分光镜片2，以及设置在分光镜片2下方的本底光强探测器4。在本实施例中，所述光吸收池3为普通光程光池，所述本体光强探测器4和吸收光强探测器5中的传感器采用碳化硅传感器或氮化镓传感器，所述紫外光光源1为发射紫外光中心波长为254nm或405nm或200nm或280nm的LED紫外灯。

具体工作流程如下：当检测开始时，LED紫外灯1发出紫外光，通过分光镜片2，将光线一分为二，其中一束光照射到本底光强探测器4上，本底光强探测器4测出光强值为I0，气体从进气口301进入光吸收池3，然后气体通过光吸收池3上的出气口302流出，另一束光通过光吸收池3和光吸收池内的气体产生光谱吸收，吸收光强探测器5测出被气体吸收后的光强值I1，用I0-I1，然后通过换算算出气体浓度值。

在实际应用中，当分光镜片2的放置将LED紫外灯发出的紫外光分向上方时，本底光强探测器4设置在分光镜2上方。

第二实施例：

如图2所示，在本实施例中，所述光吸收池3采用长光程的光池。其他与实施例一相同。

第三实施例：

如图3所示，一种紫外吸收法气体检测器，它包括用于发射紫外光的紫外光光源1，设置在紫外光光源后面的带有进气口301和出气口302的光吸收池3，设置在光吸收池3后端的吸收光强探测器5，还包括设置在紫外光光源1和和光吸收池3之间的分光镜片2，以及设置在分光镜片2下方的本底光强探测器4。在本实施例中，所述光吸收池为普通光程光池，所述本体光强探测器4和吸收光强探测器5中的传感器采用碳化硅传感器或氮化镓传感器，所述紫外光光源1为LED紫外灯。其中所述LED紫外灯设置有LED紫外灯固定座101，所述本底光强探测器4和吸收光强探测器5也分别设置有本底光强探测器固定座401和吸收光强探测器固定座501：所述光吸收池3包括带进气口301的前进气座303和带出气口302的后出气座304，以及通过压盘305固定连接在前进气座303和后出气座304之间的光池306，其中所述分光镜2设置在前进气座303上， LED紫外灯固定座101、本底光强探测器固定座401、前进气座303通过螺钉或螺栓或其他连接件连接在一起，后出气座304和吸收光强探测器固定座501通过螺钉或螺栓或其他连接件连接在一起。

本实用新型中通过分光镜片将光路一分为二，一路通过本底光强探测器检测LED紫外灯的光强值作为I0，另一路通过光吸收池内气体，通过吸收光强探测器测出光强值为I1，用I0-11然后换算出被测气体浓度值。这种结构，省去了复杂的光路设计和气路处理，消除了气体成分和工作环境对其的影响，可以达到更简单的结构，更少的元器件使用，更低的制造成本，而且生产人员素质要求不高，生产效率还能大幅提高，更重要的是，由于原先紫外光源和吸收光强探测器的噪声较大，导致的系统信噪比较低，因此在低浓度检测中，紫外吸收法被化学发光法和紫外荧光法所替代，现有技术中的紫外光源有闪烁氙灯、氘灯，锌灯，以及汞灯，这些光源都是广谱光源，信号噪声较大，另外还需要增加滤光片，滤光片受环境影响较大；本实用新型采用LED光源，广谱窄，辅以恒流驱动以及恒温控制，光源噪声明显降低；另外，现有技术中吸收光强探测器中的传感器为碲化铯或者硅传感器，暗电流及噪声较大，本实用新型中本底光强探测器和吸收光强探测器中的传感器均采用碳化硅或氮化镓传感器，噪声成数量级下降，通过紫外光光源和探测器中传感器的改进，系统信噪比大幅度提高，这样本实用新型使一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫气体浓度的检测和臭氧气体浓度检测一样可以通过紫外吸收法检测浓度。

在实际应用中，本实用新型用来测量臭氧浓度、一氧化氮浓度、二氧化氮浓度和二氧化硫浓度，当用来测量臭氧浓度时，所述LED紫外灯采用发射中心波长为254nm紫外光的LED紫外灯；当用来测量二氧化氮浓度时，所述LED紫外灯采用发射中心波长为405nm紫外光的LED紫外灯；当用来测量一氧化氮浓度时，所述LED紫外灯采用发射中心波长为200nm紫外光的LED紫外灯；当用来测量二氧化硫浓度时，所述LED紫外灯采用发射中心波长为280nm紫外光的LED紫外灯。

本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本实用新型所涉及的技术领域内，并落入本实用新型权利要求的保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种紫外吸收法气体检测器，它包括用于发射紫外光的紫外光光源，设置在紫外光光源后面的带有进气口和出气口的光吸收池，设置在光吸收池后端的吸收光强探测器，其特征在于：还包括设置在紫外光光源和和光吸收池之间的分光镜片，以及设置在分光镜片上方或下方的本底光强探测器。

2.如权利要求1所述的紫外吸收法气体检测器，其特征在于:所述光吸收池为普通光程光池或长光程的光池。

3.如权利要求1或权利要求2所述的紫外吸收法气体检测器，其特征在于：所述本底光强探测器和吸收光强探测器中的传感器采用碳化硅传感器或氮化镓传感器。

4.如权利要求3所述的紫外吸收法气体检测器，其特征在于：所述紫外光光源为发射紫外光中心波长为254nm或405nm或200nm或280nm的LED紫外灯。

5.如权利要求4所述的紫外吸收法气体检测器，其特征在于：所述LED紫外灯设置有LED紫外灯固定座，所述本底光强探测器和吸收光强探测器也分别设置有本底光强探测器固定座和吸收光强探测器固定座。

6.如权利要求5所述的紫外吸收法气体检测器，其特征在于：所述光吸收池包括带进气口的前进气座和带出气口的后出气座，以及通过压盘固定连接在前进气座和后出气座之间的光池，其中所述分光镜设置在前进气座上。

7.如权利要求6所述的紫外吸收法气体检测器，其特征在于：所述LED紫外灯固定座、本底光强探测器固定座、前进气座通过连接件连接在一起，后出气座和吸收光强探测器固定座通过连接件连接在一起。

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