專利名稱：可自動標(biāo)定的插入式在線氣體分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及插入式在線氣體分析系統(tǒng)，特別涉及一種具有自動標(biāo)定功能的 插入式在線氣體分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
插入式在線氣體分析系統(tǒng)與傳統(tǒng)的抽取采樣法氣體分析系統(tǒng)不同，它不需要采 樣和氣體預(yù)處理過程，克服了傳統(tǒng)抽取采樣法氣體分析系統(tǒng)的很多缺陷，具有結(jié)構(gòu) 簡單、穩(wěn)定、測量快速、精度高、運(yùn)行維護(hù)費用低等優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程 分析等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。插入式在線氣體分析系統(tǒng)可以采用差分光學(xué)吸收光譜 (DOAS)技術(shù)、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)等多種吸收光譜技術(shù) 來實現(xiàn)。
常見的一種插入式在線氣體分析系統(tǒng)，包括光發(fā)射/接收裝置，以及信號采集處 理和分析裝置、插入式測量探頭。在煙囪(道)上開一個孔，焊接好安裝法蘭，然 后將測量探頭插入煙囪(道)，并固定在法蘭上，光發(fā)射/光接收裝置通過機(jī)械結(jié)構(gòu) 固定到探頭上，探頭前端安裝有角反射鏡，探頭上有讓被測氣體通過的開口 (測量 區(qū)域)，為保證反射鏡不被粉塵、液滴等污染，系統(tǒng)配有凈化吹掃裝置。由于有開口 的探頭安裝在煙囪(道)內(nèi)，因此難以實現(xiàn)對系統(tǒng)的在線校準(zhǔn)特別是在線自動校準(zhǔn)。
美國US5517314專利公開了一種具有在線標(biāo)定功能的插入式在線氣體分析系 統(tǒng)，包括光發(fā)射單元、標(biāo)定和測量管路、光接收單元和分析單元。工作過程如下 光源發(fā)出的光經(jīng)過兩個凹面鏡反射成兩束平行光標(biāo)定光束和測量光束，分別通過 標(biāo)定管和測量管，經(jīng)過兩個凹面鏡反射進(jìn)光接收器，之后通過光纖送到分析單元進(jìn) 行分析。在標(biāo)定光路上被測氣體管外部標(biāo)定氣體腔室，腔室也可以放置在被測氣體 管路內(nèi)并使標(biāo)定光束通過，零氣或標(biāo)準(zhǔn)氣體通過閥門控制充入腔室，吹掃氣通過通 氣接頭通入測量通道；當(dāng)需要標(biāo)定時，計算機(jī)控制電機(jī)將遮擋物放置在測量光路上， 打開閥門，在腔室充入零氣或標(biāo)氣，標(biāo)定光路的光通過接收器送入分析單元。測量 時，計算機(jī)控制電機(jī)將遮擋物放在標(biāo)定光路上，測量光束通過接收器送入分析單元。 該項專利技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在線自動標(biāo)定，但是結(jié)構(gòu)裝置復(fù)雜，對機(jī)械加工和裝配精度 要求很高，比如發(fā)射光經(jīng)過凹面鏡后反射成兩束平行光，在光接收單元這兩束平行 光又通過凹面鏡反射進(jìn)入一個接收裝置，特別是在煙囪內(nèi)部的復(fù)雜環(huán)境下，這會造成制造復(fù)雜、成本上升，安裝調(diào)試難度大。
另外還有采用將插入式測量探頭開口部分敞開或封閉的方式，使得被測氣體進(jìn) 入測量光路或?qū)?biāo)定氣體充入封閉光路，從而實現(xiàn)正常測量或進(jìn)行標(biāo)定，這種方法 由于探頭處于復(fù)雜的高溫、高粉塵、高腐蝕性的煙囪內(nèi)，使得探頭上的活動部件容 易受到腐蝕和堵塞，造成活動部件不能長時間可靠工作。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供了一種具有自動標(biāo)定功能的插入式在線氣體分析系統(tǒng)，克服了 現(xiàn)有具有自動標(biāo)定功能的在線氣體分析系統(tǒng)加工制造復(fù)雜、安裝調(diào)試難度大等缺點。
本實用新型采用的技術(shù)方案為 一種具有自動標(biāo)定功能的插入式在線氣體分析 系統(tǒng)，包括光發(fā)射/接收裝置和測量探頭，它還包括一個標(biāo)定裝置，由樣品池、光反 射裝置、升降裝置和標(biāo)準(zhǔn)氣源組成，光發(fā)射/接收裝置和測量探頭之間的通光路的管 道上裝有一個外圍封閉的、兩端與連接管道相通的標(biāo)定裝置殼體，樣品池和光反射 裝置由升降裝置固定在標(biāo)定裝置殼體內(nèi)，樣品池和光反射裝置由升降裝置伸入到管 道中并置于光路上，光反射裝置位于樣品池的光路后端，樣品池有進(jìn)、出氣管通向 標(biāo)定裝置殼體外部，其中，進(jìn)氣管與標(biāo)準(zhǔn)氣源相通。需要標(biāo)定時，通過升降裝置將 樣品池及光反射裝置升入管道中的測量光路上即可進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定結(jié)束后，將樣品 池及光反射裝置移出測量光路即可進(jìn)行正常的氣體分析。
所述標(biāo)定裝置由樣品池、步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、氣體管路和標(biāo)準(zhǔn)氣體等組成，通 過手動或自動方式，控制電機(jī)驅(qū)動樣品池移動到光路中或離開光路，從而使系統(tǒng)進(jìn) 入自動標(biāo)定狀態(tài)或測量狀態(tài)。所述標(biāo)定裝置殼體上開有觀察窗，可隨時查看樣品池 的位置；
所述標(biāo)定裝置設(shè)在光源發(fā)射/接收裝置和吹掃氣口之間，可以避免清掃氣體對 標(biāo)定裝置的污染。
作為優(yōu)選，所述標(biāo)定樣品池進(jìn)、出氣管道分別位于樣品池兩端。 為了便于觀察標(biāo)定裝置的升降位置，標(biāo)定裝置殼體上開有透明觀察窗。 與現(xiàn)有的具有自動標(biāo)定功能的插入式在線氣體分析系統(tǒng)相比，本實用新型的好
處在于(l)裝置簡單，標(biāo)定管路處于測量管路內(nèi)部；(2)標(biāo)定裝置位于煙囪外部， 不會受到煙氣的腐蝕，可長期可靠工作；(3)能夠做到實時在線自動標(biāo)定；(4)樣 品池可以方面的拆卸下來進(jìn)行清洗。

圖l是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型插入式在線氣體分析系統(tǒng)，為紫外差分光譜(DOAS) 氣體分析系統(tǒng)，包括光發(fā)射/接收裝置1和標(biāo)定裝置以及測量探頭12。所述測量探 頭12通過法蘭15被安裝在被測管道17上，在測量探頭12上開有測量槽16供被測 氣體通過，光反射裝置13安裝在測量探頭12的最前端，測量探頭12的內(nèi)部安裝有 內(nèi)管14，以及在被測管道外側(cè)一端安裝有吹掃氣入口 18。
標(biāo)定裝置由樣品池2、光反射裝置3和升降裝置組成，升降裝置由升降支撐桿7 和電機(jī)5組成，光發(fā)射/接收裝置1和測量探頭12之間的通光路的管道19下方設(shè)有 一個封閉的、與連接管道19相通的標(biāo)定裝置殼體6，樣品池2和光反射裝置3由升 降裝置固定在標(biāo)定裝置殼體6內(nèi)部，升降裝置由電機(jī)5和升降支撐桿7組成，樣品 池2和光反射裝置3固定在升降支撐桿7上端，樣品池2兩端連有通向安裝殼體6 外的進(jìn)氣管4和出氣管9，進(jìn)氣管4與標(biāo)準(zhǔn)氣源11相通，進(jìn)氣管4上裝有電磁閥10， 標(biāo)準(zhǔn)氣源11包括零氣lla和標(biāo)準(zhǔn)氣llb。在標(biāo)定裝置殼體6上開有透明觀察窗8。 通過系統(tǒng)的控制裝置控制電機(jī)5工作，可以實現(xiàn)升降支撐桿7的上升和下降，并帶 動樣品池2及光反射裝置3上升和下降，同時控制裝置控制電磁閥IO開啟和閉合， 可以通過進(jìn)氣管路4向樣品池2通入標(biāo)準(zhǔn)氣llb或零氣lla。
上述氣體分析系統(tǒng)的工作過程為光發(fā)射裝置發(fā)出的測量光束穿過標(biāo)定裝置6 的內(nèi)部、測量探頭12和內(nèi)管14的內(nèi)部、被測氣體后被光反射裝置13反射，之后穿 過被測氣體、測量探頭12和內(nèi)管14的內(nèi)部、標(biāo)定裝置6的內(nèi)部最后進(jìn)入光接收裝 置，然后信號被光接收裝置送到分析處理裝置。為保證光反射裝置13不被煙塵污染， 從吹掃氣口 18通入潔凈的壓縮氣體進(jìn)行吹掃保護(hù)。
測量時，控制裝置控制電機(jī)5將樣品池2及光反射裝置3下降，使得樣品池2 及光反射裝置3完全處于光路的外部，光發(fā)射裝置發(fā)出的測量光束穿過標(biāo)定裝置6 的內(nèi)部、測量探頭12和內(nèi)管14的內(nèi)部、被測氣體后被光反射裝置13反射，之后穿 過被測氣體、測量探頭12和內(nèi)管14的內(nèi)部、標(biāo)定裝置6的內(nèi)部最后進(jìn)入光接收裝 置，然后信號被光接收裝置送到分析處理裝置。
標(biāo)定時，控制裝置控制電機(jī)5將樣品池2及光反射裝置3上升到測量光路中央， 使得樣品池2及光反射裝置3完全遮擋住測量光束，光發(fā)射裝置發(fā)出的測量光束穿 過樣品池2的內(nèi)部，經(jīng)光反射裝置3反射，之后再穿過樣品池2的內(nèi)部并反射到光
5接收裝置，然后信號被光接收裝置送到分析處理裝置。同時控制裝置控制電磁閥10 開啟，標(biāo)準(zhǔn)氣源11的零氣lla通過進(jìn)氣管道4進(jìn)入樣品池2并經(jīng)過出氣管道9排到 室外，零氣最終充滿樣品池2，然后對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)零操作；隨后控制電磁閥IO，標(biāo) 準(zhǔn)氣lib通過進(jìn)氣管道4進(jìn)入樣品池2并經(jīng)過出氣管道9排到室外，標(biāo)準(zhǔn)氣最終充 滿樣品池2，然后對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定操作。
標(biāo)定完成后，控制裝置控制電機(jī)5將樣品池2下降到測量光路以外，系統(tǒng)進(jìn)入 正常測量狀態(tài)。
權(quán)利要求1、可自動標(biāo)定的插入式在線氣體分析系統(tǒng)，包括光發(fā)射/接收裝置[1]和測量探頭[12]，其特征是它還包括一個標(biāo)定裝置，由樣品池[2]、光反射裝置[3]、升降裝置和標(biāo)準(zhǔn)氣源[11]組成，光發(fā)射/接收裝置[1]和測量探頭[12]之間的通光路的管道[19]上設(shè)有一個封閉的、與連接管道[19]相通的標(biāo)定裝置殼體[6]，樣品池[2]和光反射裝置[3]由升降裝置固定在標(biāo)定裝置殼體[6]內(nèi)部，樣品池[2]和光反射裝置[3]由升降裝置伸入到管道[19]中并置于光路上，光反射裝置[3]位于樣品池[2]的光路后端，樣品池[2]有進(jìn)、出氣管[4、9]通向標(biāo)定裝置殼體[6]外部，其中，進(jìn)氣管[4]與標(biāo)準(zhǔn)氣源[11]相通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可自動標(biāo)定的插入式在線氣體分析系統(tǒng)，其特征是標(biāo)定裝 置設(shè)在光發(fā)射/接收裝置[1]和吹掃氣口 [18]之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可自動標(biāo)定的插入式在線氣體分析系統(tǒng)，其特征是所述標(biāo) 定樣品池進(jìn)、出氣管[4、 9]分別位于樣品池[2]兩端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的可自動標(biāo)定的插入式在線氣體分析系統(tǒng)，其特征 是標(biāo)定裝置殼體[6]上開有透明觀察窗[8]。
專利摘要本實用新型公開了一種可自動標(biāo)定的插入式在線氣體分析系統(tǒng)，包括光發(fā)射/接收裝置[1]、測量探頭[12]和一個標(biāo)定裝置，標(biāo)定裝置由樣品池[2]、光反射裝置[3]、升降裝置和標(biāo)準(zhǔn)氣源[11]組成，樣品池[2]和光反射裝置[3]由升降裝置固定在標(biāo)定裝置殼體[6]內(nèi)部，樣品池[2]和光反射裝置[3]由升降裝置伸入到管道[19]中并置于光路上，光反射裝置[3]位于樣品池[2]的光路后端，樣品池[2]有進(jìn)、出氣管[4、9]通向標(biāo)定裝置殼體[6]外部。本實用新型裝置簡單，標(biāo)定裝置不會受到煙氣的腐蝕，可長期可靠工作；可實時在線自動標(biāo)定。
文檔編號G01N21/01GK201417249SQ20092017263
公開日2010年3月3日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者化利東, 波 楊, 魯愛昕 申請人:安徽藍(lán)盾光電子股份有限公司