CN101929952A - 空气质量连续在线监测仪标气校准方法及校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气质量连续在线监测仪标气校准方法及校准装置，采用向标气样品池注入标准气源进行校准，制备若干个标气样品池单元[14]，根据所需标气浓度选用若干个标气样品池单元串联在校准装置上组合成所需等效长度的标气样品池。本发明用标气样品池单元组合形成等效长度可调节的标气样品池，对应于相应的多点校准，可以用同一瓶钢瓶气进行校准，消除了由于多瓶钢瓶气浓度精确度误差不一致而导致线性校准误差过大问题。

Description

空气质量连续在线监测仪标气校准方法及校准装置

技术领域

本发明涉及一种高分辨率光谱技术，通过标准气体(钢瓶气)对空气质量连续在线监测仪进行单点精密度检查和多点准确度检查的标气校准方法及校准装置。

背景技术

目前我国环境空气质量连续在线监测仪主要有两种形式：一种是点式仪器，另一种是长程差分吸收光谱空气质量监测仪(DOAS)。后一种是采用光谱差分吸收法记录大气中痕量成分对紫外-可见光辐射的特征吸收来实现定性和定量测量空气中的痕量污染物SO₂、O₃、NO₂的浓度值。其工作过程如图1所示，是由发光源5发出光线至镜片4后再反射到镜片7，再射出望远镜穿过100米至数千米的大气2到镜片1，经反射后再穿过大气2返回望远镜至主镜7后再反射至镜片6，再反射至光纤入口由光纤8传送到光谱分析仪，其流程如下：

光源5→反射镜4→主镜7→大气2→角反射镜1→大气2→进入望远镜3→主镜7→次镜6→光纤8→光谱分析仪。

该监测仪所检测的是某一区域100米至数千米大气中痕量污染物的浓度值，既科学又合理。但用该监测仪对大气中痕量污染物的浓度值进行测量前必须对该仪量程范围内进行单点和多点线性校准。进行多点线性校准的方法是：利用一个标气样品池，每校准一个点则通入一种不同浓度的标准气体(钢瓶气)，比如校准5个点则需要准备5瓶不同浓度的钢瓶气，校准所需要的钢瓶气较多，增加了成本，运输也不方便，并且每一种钢瓶气的浓度误差不可能保持一致，所以在校准时其线性将受到影响，校准的精度不高。

发明内容

为了解决上述空气质量连续在线监测仪校准时存在的缺点，本发明提供了一种空气质量连续在线监测仪标气校准方法及校准装置，不仅可以用同一浓度的钢瓶气对空气质量连续在线监测仪进行单点线性校准，还可进行多点线性校准，校准的精度高。

本发明是基于下述考虑实现的：空气质量连续在线监测仪的工作原理是依据Lambert-Beer定律，气体的吸光度与气体的吸收截面σ(λ)、气体的浓度C和光程L有关，可表示为：

A＝ln[I₀(λ)/I(λ)]＝kσ(λ)CL

其中A表示吸光度、I₀是入射光强、I是透射光强、L是吸收池长度、C是样气的浓度，k是比率系数。

因此，对应多点校准，如果能选用可以改变对应长度的标气样品池，则可以使用同一浓度的标准气源进行多点校准，而不需要改变气源浓度。

本发明空气质量连续在线监测仪标气校准方法是这样实现的：采用向标气样品池注入标准气源进行校准，制备若干个标气样品池单元，根据所需标气浓度选用若干个标气样品池单元串联在校准装置上组合成所需等效长度的标气样品池。用标气样品池单元组合形成等效长度可以调节的标气样品池，通过不同等效长度的标气样品池对应于相应的多点校准。选用一个标气样品池单元可以进行单点校准，选多个标气样品池单元组合成等效长度的标气样品池可以进行多点校准。每次校准可以用同一钢瓶气供气，校准的精度高。

为了方便组合成不同长度的等效长度标气样品池，标气样品池单元包括数种长度不等的标气样品池单元，每种长度的标气样品池单元有若干个。

为了方便由同一钢瓶气供气，优先方法是前一标气样品池单元的出气口与后一标气样品池单元的进气口用软管连通组合成所需等效长度的标气样品池。

本发明实现上述方法的空气质量连续在线监测仪标气校准装置，由转接头和样品池支架组成，与空气质量连续在线监测仪上的望远镜连接的转接头设在样品池支架的前端，样品池支架后端设有光纤接头安装孔，样品池支架上装有若干个样品池单元，每个样品池单元均设置在平行光路上，每个样品池单元上设有标气进出气口，样品池支架上根据所需标气浓度选用多个样品池单元串联可以组合成所需等效长度的标气样品池。

优先方案是标气样品池单元包括数种长度不等的标气样品池单元，每种长度的标气样品池单元有若干个。

更优先的方案是前一标气样品池单元的出气口与后一标气样品池单元的进气口连通可以组合成所需等效长度的标气样品池。用用同一钢瓶气供气，即精确又方便相同或不同长度标气样品池的组合。

为了提高光纤入口处光信号的强度，样品池支架的一端或两端装有透镜，可以有利于光谱分析仪对所采集的光谱信号进行更精确的分析。

本发明的有益效果体现在：1、用标气样品池单元组合形成等效长度可调节的标气样品池，通过不同等效长度的标气样品池对应于相应的多点校准，因而可以用同一瓶钢瓶气进行校准，消除了由于多瓶钢瓶气浓度精确度误差不一致而导致线性校准误差过大问题。2、用一种浓度的标准气体(钢瓶气)可以进行单点校准和等效成多浓度进行多点线性校准，无需购买多种浓度的标准气体，从而大大地减少了人力和物力，降低了成本；3、光线的进出端安装有透镜，在光纤入口处提高了光信号的强度，有利于光谱分析仪对所采集的光谱信号进行更精确的分析。

附图说明

图1是现有空气质量连续在线监测仪监测流程图。

图2是本发明结构示意图。

图3是标气样品池单元结构示意图。

上述图中，1、角反射镜，2、被测大气，3、望远镜，4、反射镜，5、光源，6、次镜，7、主镜，8、光纤，9、光纤接头，10、光源，11、转接头，12、透镜，13、样品池支架，14、样品池单元，15、软管，16、管体，17、护套，18、端封，19、垫片，20、螺纹套，21、进气口，22、出气口。

具体实施方式

如图2所示，本发明校准装置主要由样品池单元14、转接头11和样品池支架13组成，样品池支架13两端的光路上均装有透镜12，与空气质量连续在线监测仪上的望远镜3连接的转接头11设在样品池支架前端，样品池支架后端设有光纤接头9安装孔，样品池支架13上放置有若干个标气样品池单元14，每个样品池单元14均设置在前后透镜12之间的平行光路上，前一标气样品池单元的出气口与后一标气样品池单元的进气口由软管15连通，图2中实线箭头代表标准气体进出方向，虚线箭头代表检测光线。为了方便组合，本发明样品池单元14有两种，其有效长度分别为50毫米、100毫米，每种若干个，可以组合成任意整数米长度。

样品池单元14的结构如图3所示，由两端开口的管体16、端封18及护套17、螺纹套20组成，端封18为石英玻璃片，端封18由护套17及螺纹套20固定在管体16两端，端封18与护套17及螺纹套20之间有垫片19，管体16上端两侧开有进、出气口21、22。

在大气监测现场需要用标气对仪器进行标准时，先将望远镜3后端的光纤8及其光纤接头9卸下，换上用于连接望远镜3和标气校准装置中样品池支架13的转接头11，再安装标气校准装置和光纤接头9与光纤8，打开光源10，再逐步增加标气样品池单元14的数量，每增加一个样品池单元就测量一个浓度值，直到测得3至5个值即可。该测量原理是通过加大样品池单元的长度值来改变被测量的标准气体的等效浓度值。在测量同一种气体时，只准备一种浓度的标准气体(钢瓶气)就能测得多个浓度值。该实用新型体积小，质量轻，携带方便，检测成本低。

Claims (7)

1.空气质量连续在线监测仪标气校准方法，采用向标气样品池注入标准气源进行校准，其特征是：制备若干个标气样品池单元[14]，根据所需标气浓度选用若干个标气样品池单元串联在校准装置上组合成所需等效长度的标气样品池。

2.根据权利要求1所述的空气质量连续在线监测仪标气校准方法，其特征是所述标气样品池单元[14]包括数种长度不等的标气样品池单元，每种长度的标气样品池单元有若干个。

3.根据权利要求1或2所述的空气质量连续在线监测仪标气校准方法，其特征是前一标气样品池单元的出气口与后一标气样品池单元的进气口连通组合成所需等效长度的标气样品池。

4.一种实现权利要求1所述方法的空气质量连续在线监测仪标气校准装置，其特征是由转接头[11]和样品池支架[13]组成，与空气质量连续在线监测仪上的望远镜[3]连接的转接头[11]设在样品池支架[13]前端，样品池支架[13]后端设有光纤接头[9]安装孔，样品池支架[13]上装有若干个样品池单元[14]，每个样品池单元[14]均设置在平行光路上，每个样品池单元上设有标气进出气口[21、22]，样品池支架[13]上根据所需标气浓度选用多个样品池单元[14]串联可以组合成所需等效长度的标气样品池。

5.根据权利要求4所述的空气质量连续在线监测仪标气校准装置，其特征是所述标气样品池单元[14]包括数种长度不等的标气样品池单元，每种长度的标气样品池单元有若干个。

6.根据权利要求4或5所述的空气质量连续在线监测仪标气校准装置，其特征是前一标气样品池单元的出气口与后一标气样品池单元的进气口通过软管[15]连通可以组合成所需等效长度的标气样品池。

7.根据权利要求6所述的空气质量连续在线监测仪标气校准装置，其特征是样品池支架[13]的一端或两端装有透镜[12]。

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