一種氣體分析儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用紫外方法分析氣體成分的氣體分析儀，包括沿光路依次設(shè)置有紫外光源、遮光裝置、氣室和光電探測(cè)器，還包括氣體切換裝置和控制裝置，氣體切換裝置設(shè)置在氣室的氣體入口管路上，氣體切換裝置與控制裝置連接，以控制參比氣與待測(cè)氣交替進(jìn)入氣室，氣室出口設(shè)有流速測(cè)試儀能有效判斷氣體切換時(shí)機(jī)，遮光裝置通過(guò)電機(jī)控制其開合來(lái)控制紫外光是否進(jìn)入氣室，紫外光源、氣室和光電探測(cè)器的溫度分別受溫控裝置調(diào)控，最大程度減少溫度對(duì)測(cè)試準(zhǔn)確度的影響，本發(fā)明的氣體分析儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾力強(qiáng)，測(cè)量精度高，操作性好，氣室耐腐蝕性強(qiáng)和使用壽命長(zhǎng)，并具有自動(dòng)清潔能力。
【專利說(shuō)明】一種氣體分析儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用紫外方法分析氣體成分的氣體分析儀。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的用于氣體成分檢測(cè)的分析儀主要以紅外的分析方法為主。例如:申請(qǐng)?zhí)枮?01110043686.9的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種非分散紅外多組分煙氣分析儀產(chǎn)品，它由紅外光源、光學(xué)濾光輪、多次反射池和紅外探測(cè)器等組成。該方法主要有如下幾點(diǎn)不足:⑴利用紅外的方法對(duì)氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，受H2O和CO2氣體的測(cè)量干擾，影響儀器的檢出限和抗背景干擾能力；(2)對(duì)光學(xué)濾光輪的控制精度以及對(duì)多次反射池的設(shè)計(jì)要求很聞。
[0003]基于以上不足，部分氣體成分檢測(cè)分析儀采用紫外的分析方法進(jìn)行。如:申請(qǐng)?zhí)枮?01210298326.8的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種低濃度煙氣紫外分析儀及檢測(cè)方法產(chǎn)品，該分析方法雖然有效的避開了 H2O和CO2氣體的測(cè)量干擾，但其不能同時(shí)對(duì)S02、NO氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。而對(duì)申請(qǐng)?zhí)枮?00910135826.8的發(fā)明專利而言，其存在兩個(gè)氣室、兩個(gè)探測(cè)器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，另外無(wú)法避免兩個(gè)探測(cè)器間電子噪聲等不一致因素所帶來(lái)的誤差，并且分光鏡片的使用，使各探測(cè)器探測(cè)到的強(qiáng)度減弱，間接的縮短了光源使用壽命。
[0004]除此之外，從現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看，測(cè)量氣室長(zhǎng)期使用時(shí)，由于氣室與腐蝕性氣體接觸，并且在儀器停止工作時(shí)，酸性氣體會(huì)殘留在氣室內(nèi)，導(dǎo)致氣室會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕，影響儀器的正常測(cè)試。
[0005]因此，針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試準(zhǔn)確度高、可同時(shí)測(cè)試多組分氣體、能實(shí)時(shí)自清潔、采用紫外分析方法的氣體分析儀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種氣體分析儀以解決現(xiàn)有氣體分析儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)相應(yīng)設(shè)備要求高，不能實(shí)現(xiàn)氣體的實(shí)時(shí)自動(dòng)切換，清潔能力差，容易腐蝕的問(wèn)題，另外還解決現(xiàn)有氣體分析儀受背景條件干擾，容易引起誤差，影響測(cè)試準(zhǔn)確度的問(wèn)題。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，基于朗伯一比爾定律，本發(fā)明提供了一種氣體分析儀，其特征在于，包括沿光路依次設(shè)置有紫外光源、遮光裝置、氣室和光電探測(cè)器，還包括氣體切換裝置和控制裝置，所述氣體切換裝置設(shè)置在所述氣室的氣體入口管路上，所述氣體切換裝置與所述控制裝置連接，以控制參比氣與待測(cè)氣交替進(jìn)入所述氣室。
[0010]優(yōu)選地，所述氣體切換裝置包括控制閥和兩進(jìn)一出型接頭，所述兩進(jìn)一出型接頭的出口連接所述氣室的入口，兩個(gè)進(jìn)口分別與參比氣管路和待測(cè)氣管路連接，所述參比氣管路和待測(cè)氣管路上分別設(shè)置第一控制閥和第二控制閥，所述第二控制閥上設(shè)有泄氣口。
[0011]優(yōu)選地，所述第一控制閥為一個(gè)二位二通的電磁閥或者單向閥，所述第二控制閥為兩個(gè)二位二通電磁閥或一個(gè)三位二通電磁閥。
[0012]優(yōu)選地，所述參比氣管路的入口端設(shè)有過(guò)濾器和采樣泵。
[0013]優(yōu)選地，所述紫外光源采用氘燈、氙燈或空心陰極燈。
[0014]優(yōu)選地，所述遮光裝置上設(shè)有遮光片，電機(jī)與所述遮光片連接而控制其開合。
[0015]優(yōu)選地，所述氣室的出口設(shè)有流速測(cè)試裝置。
[0016]優(yōu)選地，所述光電探測(cè)器采用一個(gè)內(nèi)置光柵的紫外光譜儀。
[0017]優(yōu)選地，所述光電探測(cè)器、氣室和紫外光源分別置于與溫控裝置連接的相應(yīng)獨(dú)立安裝裝置內(nèi)，所述光電探測(cè)器與紫外光源的相應(yīng)安裝裝置內(nèi)均設(shè)置半導(dǎo)體制冷片，所述氣室的安裝裝置內(nèi)設(shè)加熱絲或制熱塊。
[0018]優(yōu)選地，采樣泵、電機(jī)、流速測(cè)試裝置和光電探測(cè)器分別與控制裝置連接。
[0019](三)有益效果
[0020]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本氣體分析儀采用紫外光源，能有效的避開了 H2O和CO2氣體的測(cè)量干擾；本氣體分析儀在氣室入口處設(shè)有氣體切換轉(zhuǎn)置，通過(guò)對(duì)參比氣與待測(cè)氣的交替切換，可以實(shí)時(shí)獲取分析所需要的燈譜和吸收譜，只需要一個(gè)氣室就能滿足工作要求，而不需要多個(gè)氣室或者反應(yīng)池，同時(shí)氣體切換裝置可以接通參比氣通路對(duì)氣室進(jìn)行充氣清潔，實(shí)現(xiàn)分析儀自清潔的功能，防止分析儀腐蝕，提高了儀器的使用壽命；另外，在氣室出口設(shè)有流速測(cè)試儀，可以檢測(cè)氣室中是否有氣體通入及通入的時(shí)間，由此而決定是否切換氣體的操作，能有效避免參比氣與待測(cè)氣混合而干擾測(cè)試準(zhǔn)確性。
[0021 ] 在本發(fā)明中控制閥的組成方式多樣，參比氣的通路中選用電磁閥或者單向閥就可滿足要求，待測(cè)氣通路中的控制閥上設(shè)有泄氣口，可選用兩個(gè)二位二通的電磁閥或者一個(gè)三位二通的電磁閥，這樣在氣室不需要有氣體流通時(shí)，通過(guò)電磁閥的泄氣口而排出氣體。本發(fā)明中的控制閥通過(guò)一個(gè)二進(jìn)一出型接頭就可與氣室連通，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單高效。
[0022]氣室與紫外光源之間設(shè)置有遮光裝置，通過(guò)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制遮光裝置上遮光片的開合而控制紫外光進(jìn)入氣室的通、遮狀態(tài)的切換，能夠獲得分析儀通路中由溫度、噪聲等客觀條件引起的背景譜，在測(cè)試中，可以有效扣除暗背景中的客觀干擾，提高了分析儀的測(cè)試精度。
[0023]紫外光源、氣室和光電探測(cè)器的溫度分別受溫控裝置調(diào)控，在檢測(cè)分析過(guò)程中，能保證光譜和氣體吸收的穩(wěn)定性，不會(huì)因?yàn)闇囟茸兓绊憸y(cè)試結(jié)果的精度，同時(shí)溫控裝置可對(duì)氣室進(jìn)行加熱，達(dá)到100°c以上，避免氣室內(nèi)的氣體與水生成腐蝕性物質(zhì)，從而避免對(duì)氣室的腐蝕，影響儀器的正常測(cè)試，這樣有利于更好的維護(hù)儀器。
[0024]此外，本氣體分析儀設(shè)有控制裝置，操作性好，可控性高，操作步驟精簡(jiǎn)。
[0025]綜上所述，本發(fā)明的一種氣體分析儀，檢測(cè)精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可控性高，安全可靠，氣室使用壽命長(zhǎng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明一種氣體分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2、圖3和圖4分別是圖1中氣體切換裝置的不同組合示意圖。
[0028]圖中，1:紫外光源；2:過(guò)濾器；3:參比氣管路；4:采樣泵；5:第一控制閥；5a:二位二通電磁閥KZQ3 ；5b:單向閥；6:待測(cè)氣管路；7:第二控制閥；7a:二位二通電磁閥KZQl ；7b:三位二通電磁閥KZQ2 ；8:兩進(jìn)一出型接頭；9:氣室；10:流速測(cè)試裝置；11:光電探測(cè)器；12:遮光裝置；13:電機(jī)；14:控制裝置；15:溫控裝置；16:氣體切換裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0030]如圖1所示，一種氣體分析儀，包括沿光路依次設(shè)置有紫外光源(I)、遮光裝置
(12)、氣室(9)和光電探測(cè)器(11)，還包括氣體切換裝置(16)和控制裝置(14)，氣體切換裝置(16)設(shè)置在氣室(9)的氣體入口管路上，氣體切換裝置(16)與控制裝置(14)連接，以控制參比氣與待測(cè)氣交替進(jìn)入氣室(9)。
[0031]如圖1所示，氣體切換裝置(16)包括控制閥和兩進(jìn)一出型接頭(8)，兩進(jìn)一出型接頭(8)的出口連接氣室(9)的入口，兩個(gè)進(jìn)口分別與參比氣管路(3)和待測(cè)氣管路(6)連接，參比氣管路(3)和待測(cè)氣管路(6)上分別設(shè)置第一控制閥(5)和第二控制閥(7)，第二控制閥(7)上設(shè)有泄氣口。本實(shí)施例中兩進(jìn)一出型接件(8)采用Y型接頭，第一控制閥(5)采用一個(gè)二位二通電磁閥KZQ3 (5a)或者單向閥(5b)，實(shí)現(xiàn)參比氣進(jìn)入氣室(9)的可控操作，第二控制閥(7)采用兩個(gè)二位二通電磁閥KZQl (7a)或一個(gè)三位二通電磁閥KZQ2 (7b)，利用電磁閥的閥口作為泄氣口，實(shí)現(xiàn)待測(cè)氣進(jìn)入氣室(9)或者排泄的可控操作。在具體實(shí)施中兩進(jìn)一出型接頭(8)還可以采用T型接頭，只要具備兩進(jìn)一出的接頭都在本發(fā)明的保護(hù)中，另外控制閥的選擇組合上也可靈活應(yīng)用，具體如圖2、圖3、圖4所示，為該氣體切換裝置中控制閥與兩進(jìn)一出型接頭(8)的不同組合方式。
[0032]參比氣管路(3)的進(jìn)口端設(shè)有過(guò)濾器(2)和采樣泵(4)，具體實(shí)施中，可通過(guò)采樣泵(4)抽取干凈空氣或經(jīng)過(guò)濾器(2)過(guò)濾后的氣體作為參比氣，也可以采用惰性氣體等對(duì)待測(cè)組分影響小的氣體。過(guò)濾器(2)的設(shè)置能減小參比氣對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，采樣泵(4)可以提供動(dòng)力將參比氣泵送進(jìn)入氣室(9)，使本氣體分析儀具有更好的自動(dòng)清潔能力，提高測(cè)試精度和使用壽命。
[0033]本實(shí)施例中，紫外光源(I)采用氘燈，也可選用氙燈或空心陰極燈，來(lái)發(fā)出紫外光譜。遮光裝置(12)上設(shè)有遮光片與電機(jī)(13)連接，通過(guò)電機(jī)(13)運(yùn)動(dòng)控制遮光片的開合狀態(tài)而控制紫外光進(jìn)入氣室(9)的通、遮狀態(tài)來(lái)獲取分析儀中由溫度、噪聲等引起的暗背景，從而可以有效扣除暗背景中因素的干擾，獲得有用光譜信息，提高測(cè)試精度。
[0034]如圖1所示，氣室(9)出口處設(shè)有流速測(cè)試裝置(10)，本實(shí)施例中，該裝置采用差壓式流速儀，能精確的測(cè)試出氣室(9)中是否通入氣體，更好的判定氣體切換時(shí)機(jī)，提高測(cè)試效率與測(cè)試精度。
[0035]如圖1所示，本氣體分析儀的光電探測(cè)器(11)采用一個(gè)內(nèi)置有光柵的紫外光譜儀，入射光進(jìn)入紫外光譜儀后，經(jīng)過(guò)反射、分光和聚焦等光學(xué)操作后，射到CCD陣列檢測(cè)器上對(duì)光電探測(cè)器的電信號(hào)進(jìn)行處理后，即可獲得入射光強(qiáng)度。
[0036]光電探測(cè)器(11)、氣室(9)和紫外光源⑴分別置于與溫控裝置(15)連接的相應(yīng)獨(dú)立安裝裝置內(nèi)，光電探測(cè)器(11)與紫外光源(I)的相應(yīng)安裝裝置內(nèi)均設(shè)有半導(dǎo)體制冷片，氣室(9)的安裝裝置內(nèi)設(shè)加熱絲或制熱塊。由于紫外光源(I)和光電探測(cè)器(11)在工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定熱量，使得自身溫度升高，而溫度變化會(huì)引起光源輻射強(qiáng)度的波動(dòng)，影響檢測(cè)精度。在使用氣體分析儀時(shí)，接通溫控裝置(15)，以利用半導(dǎo)體制冷片的制冷面對(duì)紫外光源⑴和光電探測(cè)器(11)相應(yīng)安裝裝置進(jìn)行降溫調(diào)控，使其工作達(dá)到最佳的溫度狀態(tài)，避免光譜強(qiáng)度的波動(dòng)引起檢測(cè)精度降低，同時(shí)對(duì)氣室(9)進(jìn)行加熱，使氣室內(nèi)溫度達(dá)到100°C以上，避免氣室內(nèi)的氣體與水生成腐蝕性物質(zhì)，影響儀器的正常測(cè)試。需要說(shuō)明的是，氣室(9)的安裝裝置外部添加貼有隔熱棉的隔熱罩，以防氣室(9)的高溫散發(fā)到機(jī)箱內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高。另外，在嚴(yán)寒環(huán)境下使用本氣體分析儀時(shí)，設(shè)備內(nèi)溫度降低時(shí)，可通過(guò)溫控裝置(15)對(duì)半導(dǎo)體制冷片的加熱面進(jìn)行加熱控溫，使儀器達(dá)到最佳使用狀態(tài)。
[0037]如圖1所示，本氣體分析儀的氣體切換裝置(16)、采樣泵(4)、電機(jī)(13)、流速測(cè)試裝置(10)和光電探測(cè)器(11)分別與控制裝置(14)連接，能夠?qū)崟r(shí)控制分析儀檢測(cè)的操作步驟，操作性好。
[0038]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，在氣體分析過(guò)程的操作中，通過(guò)控制采樣泵(4)和電磁閥KZQ3(5a)或單向閥(5b)，使得參比氣通過(guò)Y型氣路連接件⑶進(jìn)入到氣室(9)中，同時(shí)，打開一個(gè)電磁閥KZQl (7a)的泄氣通路并關(guān)閉另一個(gè)電磁閥KZQl (7a)上待測(cè)氣進(jìn)入氣室(9)的通路，此切換過(guò)程的時(shí)間極短，以保證參比氣可以充分進(jìn)入到分析儀中，通入一定時(shí)間后，遮光裝置(12)開啟狀態(tài)下，通過(guò)控制光電探測(cè)器(11)來(lái)獲取此時(shí)的電信號(hào)，即采集燈譜；此過(guò)程中，可通過(guò)控制遮光裝置(12)來(lái)對(duì)進(jìn)入氣室(9)的光進(jìn)行遮擋，并采集此時(shí)的光電探測(cè)器(11)電信號(hào)作為暗背景信號(hào)，即采集背景譜，采集完后打開遮光裝置(12)；采集結(jié)束后，通過(guò)控制采樣泵(14)和電磁閥KZQ3(5a)或單向閥(5b)，關(guān)閉參比氣到氣室
(9)的通路，并使待測(cè)氣與電磁閥KZQ3 (5a)的通路關(guān)閉，同時(shí)，控制兩個(gè)電磁閥KZQl (7a)或控制KZQ2(7b)來(lái)打開待測(cè)氣進(jìn)入氣室(9)的通路并關(guān)閉待測(cè)氣泄氣通路，一定時(shí)間后，采集此時(shí)光電探測(cè)器(11)的電信號(hào)，即采集吸收譜。
[0039]需要說(shuō)明的是，在實(shí)際操作中，背景譜、燈譜和吸收譜采集的順序與采集頻率不限定，燈譜和吸收譜的切換頻率也不限定，可根據(jù)儀器的使用靈活操作而采集相應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0040]綜上所述，本發(fā)明的一種氣體分析儀原理可靠、結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)、測(cè)試精度高、自清潔力強(qiáng)、可控性高、成本低、使用壽命長(zhǎng)。
[0041]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體分析儀，其特征在于，包括沿光路依次設(shè)置有紫外光源(I)、遮光裝置(12)、氣室(9)和光電探測(cè)器(11)，還包括氣體切換裝置(16)和控制裝置(14)，所述氣體切換裝置(16)設(shè)置在所述氣室(9)的氣體入口管路上，所述氣體切換裝置(16)與所述控制裝置(14)連接，以控制參比氣與待測(cè)氣交替進(jìn)入所述氣室(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體分析儀，其特征在于，所述氣體切換裝置(16)包括控制閥和兩進(jìn)一出型接頭(8)，所述兩進(jìn)一出型接頭(8)的出口連接所述氣室(9)的入口，兩個(gè)進(jìn)口分別與參比氣管路(3)和待測(cè)氣管路(6)連接，所述參比氣管路(3)和待測(cè)氣管路(6)上分別設(shè)置第一控制閥(5)和第二控制閥(7)，所述第二控制閥(7)上設(shè)有泄氣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣體分析儀,其特征在于,所述第一控制閥(5)為一個(gè)二位二通的電磁閥或者單向閥，所述第二控制閥(7)為兩個(gè)二位二通電磁閥或一個(gè)三位二通電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣體分析儀，其特征在于，所述參比氣管路(3)的入口端設(shè)有過(guò)濾器(2)和采樣泵(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體分析儀，其特征在于，所述紫外光源(I)采用氘燈、氙燈或空心陰極燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體分析儀，其特征在于，所述遮光裝置(12)上設(shè)有遮光片，電機(jī)(13)與所述遮光片連接而控制其開合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體分析儀，其特征在于，所述氣室(9)的出口設(shè)有流速測(cè)試裝置(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體分析儀，其特征在于，所述光電探測(cè)器(11)采用一個(gè)內(nèi)置光柵的紫外光譜儀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體分析儀，其特征在于，所述光電探測(cè)器(11)、氣室(9)和紫外光源(I)分別置于與溫控裝置(15)連接的相應(yīng)獨(dú)立安裝裝置內(nèi)，所述光電探測(cè)器(11)與紫外光源(I)的相應(yīng)安裝裝置內(nèi)均設(shè)置半導(dǎo)體制冷片，所述氣室(9)的安裝裝置內(nèi)設(shè)加熱絲或制熱塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1?9任一項(xiàng)所述的一種氣體分析儀，其特征在于，所述采樣泵(4)、電機(jī)(13)、流速測(cè)試裝置(10)和光電探測(cè)器(11)分別與所述控制裝置(14)連接。
【文檔編號(hào)】G01N21/33GK104458626SQ201410735374
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】彭冉, 侯亮, 王本臘, 劉德華 申請(qǐng)人:力合科技（湖南）股份有限公司