CN2879175Y - 多组分紫外在线气体分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在线检测气体浓度的紫外气体分析仪。其结构包括光路部分和电路部分；光路部分包括紫外光源组件、直角棱镜、凸面镜、凹面镜、两个光学窗口、角锥棱镜、聚光凸透镜、光纤和光谱计，紫外光源组件包括紫外光源；电路部分由电源、信号转换部分和数据处理部分组成；光信号经过一系列反射处理后转变成相应的电压信号后由信号转换部分转换成数字量存储，然后传输到数据处理部分进行分析。本实用新型在结构上采用探头式结构，防止了高的粉尘浓度对测量环境的影响，而且探头采用伴热带控制探头的温度，保证了测量时的稳定性和重复精度。

Description

多组分紫外在线气体分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种应用于烟气、窖气、工业烟道的可同时在线测量CO、NO、NO₂、SO₂、NH₃、O₂、O₃、CL₂和BTX等多组分中的一种或多种可吸收紫外线的气体的紫外在线气体分析仪。

背景技术

目前，国际国内应用的气体分析仪主要采用电化学与光学两种分析技术。电化学的分析仪产品性能不稳定，一致性比较差。为了准确测量，每一次测量前都需要重新标定，在使用过程中维护量比较大，工作成本比较高。而且电化学分析仪工作寿命有限，不能长期工作在工业现场。光学的气体分析仪主要是抽取采样式装置。采样式气体分析仪需要有采样器，采样管路和分析仪主控单元，成本比较高。采样器的作用是把粉尘滤掉，所以在长期的运行过程中容易堵塞，经常需要更换，增加了应用成本和维护费用。对于SO₂这类溶于水的气体测量误差很大，酸性气体溶于水形成酸，对采样管道腐蚀很大。而且采样式***的响应速度很慢，不利于工业现场中的实时控制。

本实用新型就是为解决上述问题而提出的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多组分紫外在线气体分析仪，采用探头式结构，利用紫外差分吸收光谱技术来对测得的紫外光谱进行分析，能够在线实时的测量电力、环保、石油、化工、冶金、垃圾焚烧等工业部门工业烟道或排放的CO、NO、NO₂、SO₂、H₂O、HF、HCL、CO₂等多组分气体中的一种或多种气体。

本实用新型提供的多组分紫外在线气体分析仪包括光路部分和电路部分，光路部分包括紫外光源组件、直角棱镜、凸面镜、凹面镜、第一光学窗口、第二光学窗口、角锥棱镜、聚光凸透镜、光纤和光谱计，所述紫外光源组件包括紫外光源；所述紫外光源发出的紫外光经过所述直角棱镜反射进入到光路***，经凸面镜、凹面镜和角锥棱镜相继反射后由聚光凸透镜聚焦，然后通过光纤进入光谱计；所述电路部分由电源、信号转换部分和数据处理部分组成；光信号转变成相应的电压信号后由信号转换部分转换成数字量存储，然后传输到数据处理部分进行分析。

优选的是，在光路部分中还包括探头部分，所述探头部分位于第一光学窗口和第二光学窗口之间，采用孔隙为2μ的烧结不锈钢作为外壁。

优选的是，所述多组分紫外在线气体分析仪还包括空气反吹装置，用以保持光学窗口和探头的清洁。

优选的是，所述多组分紫外在线气体分析仪还包括温控装置以保证气体透射仪内的光路和电路的恒定工作温度。

本实用新型中采用探头式结构，采用紫外差分吸收光谱技术来对测得的紫外光谱进行分析，从而解析出被测气体的浓度。该装置可以广泛应用于电力、环保、石油、化工、冶金、垃圾焚烧等工业部门。其特点如下：

1、同时测量多种气体，不需改动任何硬件，只需添加软件的组件就可完成；

2、光路设计独特，可适应各种工业现场的需要；

3、探头式结构消除了高粉尘浓度的影响，保证了测量环境的温度，使测量更为准确，重复精度更高；

4、在线实时监测，响应迅速，响应时间小于10毫秒；

5、没有可移动部件，测量更准确；

6、交叉干扰可以由紫外差分软件消除掉；

7、量程范围大，可测量由ppm至百分比浓度，测量精度高，可达1ppm；

8、无零点漂移问题；

9、无采样***，维护量低；

10、适应工业现场的需要，可连续24小时运行；

11、开放性好，与其它***组网方便。

附图说明

图1为本实用新型多组分紫外在线气体分析仪的***框图；

图2为本实用新型多组分紫外在线气体分析仪的光学结构图。

图中：1：紫外光源；2：紫外光源组件；3：直角棱镜；4：凸面镜；5：凹面镜；6：角锥棱镜；7：烟道；8：第一光学窗口；9：第二光学窗口；10：电源开关；11：聚光凸透镜；12：光纤。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

结合图1和图2，紫外光源组件2中的紫外光源1发出的紫外线，直接打到直角棱镜3上，然后光束反射到凸面镜4上，经过凸面镜4的反射，光束到达凹面镜5上，由凹面镜5反射后的光束经过第二光学窗口9进入到探头。探头通过法兰固定在烟道7上。探头采用烧结不锈钢作为外壁。烧结不锈钢的孔隙为2μ，气体分子可以透过去，但是粉尘的微粒无法透过去，即探头内第一光学窗口8和第二光学窗口9之间的气体浓度和烟道气浓度相同。紫外光束通过探头内的烟道气和第一光学窗口8到角锥棱镜6并被反射回来，再经第一光学窗口8进入探头，被探头内的烟道气吸收后，经第二光学窗口9反射到凹面镜5上。经凹面镜5反射后到达凸面镜4，然后反射到直角棱镜3后，经直角棱镜3反射出来。

直角棱镜反射后的紫外光束经聚光凸透镜11聚光和增强光强，然后进入到光纤。光纤将紫外光导入到光谱计(图中未示出)进行后续处理。

光谱计的最前端是一个11位的光栅，把紫外光源发出的紫外光谱分为2048份。光栅的后面是一个线阵的CCD，把2048份紫外光谱的每一位都转化成电压信号，再把电压信号通过一个12位的A/D转换器转换成数字量。这样就把整个紫外光谱形成了2048个4096位的测量光谱。光谱计会把紫外光谱文件存成一个二进制的文件，通过光谱计的USB口传输到气体透射仪中的嵌入式计算机中进行解释。

存储于光谱计中的光谱文件通过光谱计的USB口传输到气体透射仪中的嵌入式计算机中进行解释。嵌入式计算机通过对光谱文件的解释，计算，会算出被测气体的浓度，并转换成相应的4-20mA的工业标准信号输出。在本实施例中，前述光谱分析软件运行于WindowsXP平台下。

为了保证***的运行，***还有一些附加的组件(图中未示出)。气体透射仪和光谱计需要在恒温的情况下运行，所以我们设置了温控器(图中未示出)控制气体透射仪的温度在20±1℃。为了保证光学窗口和探头表面的清洁，还设计了空气反吹装置。控制接线箱用于完成探头和控制接线箱的温度控制及探头的反吹功能。

本实用新型在结构上采用探头式结构。探头采用烧结不锈钢作为外壁，烧结不锈钢的孔隙为2μ，气体分子可以透过去，但是粉尘的微粒无法透过去，这就避免了在测量过程中粉尘的影响。

Claims (4)

1、一种多组分紫外在线气体分析仪，其特征在于：该多组分紫外在线气体分析仪包括光路部分和电路部分；

所述光路部分包括紫外光源组件(2)、直角棱镜(3)、凸面镜(4)、凹面镜(5)、第一光学窗口(8)、第二光学窗口(9)、角锥棱镜(6)、聚光凸透镜(11)、光纤(12)和光谱计，所述紫外光源组件(2)包括紫外光源(1)；所述紫外光源(1)发出的紫外光经过所述直角棱镜(3)反射进入到光路***，经凸面镜(4)、凹面镜(5)和角锥棱镜(6)相继反射后由聚光凸透镜(11)聚焦，然后通过光纤进入光谱计；

所述电路部分由电源、信号转换部分和数据处理部分组成；光信号转变成相应的电压信号后由信号转换部分转换成数字量存储，然后传输到数据处理部分进行分析。

2、如权利要求1所述的多组分紫外在线气体分析仪，其特征在于在光路部分中还包括探头部分，所述探头部分位于第一光学窗口(8)和第二光学窗口(9)之间，采用孔隙为2μ的烧结不锈钢作为外壁。

3、如权利要求1所述的多组分紫外在线气体分析仪，其特征在于所述多组分紫外在线气体分析仪还包括空气反吹装置。

4、如权利要求3所述的多组分紫外在线气体分析仪，其特征在于所述多组分紫外在线气体分析仪还包括温控装置。

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