專利名稱：紅外氣體分析儀的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明討論的是一種紅外氣體分析的儀器，屬借助于測(cè)定物質(zhì)的物理性質(zhì)來(lái)測(cè)定或分析物質(zhì)的成份類。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外紅外氣體分析儀，大多采用雙光路方案即有參比光路和測(cè)量光路，這時(shí)，由于存在光源的老化，氣室污染等因素，會(huì)造成一定的幾何誤差，若測(cè)量和參比信號(hào)共用一個(gè)光路，在使用不同波長(zhǎng)的紅外窄帶濾光片，會(huì)存在由于不同波長(zhǎng)，光能量不對(duì)稱變化而產(chǎn)生的分譜誤差，另外，微音電容式檢測(cè)器的漏氣，膜片張力變化等問題也會(huì)產(chǎn)生傳輸信號(hào)的誤差，要想使儀器獲得一定的穩(wěn)定性和最小的誤差，制造商通常采用增加硬件的投入，但這樣會(huì)造成分析儀器生產(chǎn)成本的大幅提高和設(shè)備體積的龐大，實(shí)際上產(chǎn)品均不能同時(shí)克服上述三種誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是同時(shí)克服現(xiàn)有紅外分析儀器中存在的幾何誤差，光譜誤差和傳輸誤差，為解決上述問題，本發(fā)明采用如下方案本發(fā)明由光源反射鏡、紅外光源、調(diào)制盤、工作氣室、輔助氣室、電機(jī)、光錐、固體紅外探測(cè)器組成，兩光源反射鏡呈八字型置于紅外光源的一側(cè)，調(diào)制盤由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，置于紅外光源的另一側(cè)，調(diào)制盤上有二個(gè)孔，分別嵌有測(cè)量波長(zhǎng)和參比波長(zhǎng)的紅外窄帶濾光片。工作氣室設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口，輔助氣室是一個(gè)充有N2氣的密封氣室，它們置于調(diào)制盤另一側(cè)的兩邊，分別接收紅外光源通過(guò)調(diào)制盤后的光能，兩個(gè)小光錐分別置于工作氣室和輔助氣室的另一端，它們分別將通過(guò)工作氣室、輔助氣室的光能匯聚，送固體紅外探測(cè)器。固體紅外探測(cè)器將濃度信號(hào)和誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后送前置放大器，前置放大器輸出送單片機(jī)，單片機(jī)在軟件的作用下，將檢測(cè)到濃度信號(hào)和誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)分析、處理、糾正后將準(zhǔn)確的濃度信號(hào)送顯示器。
本發(fā)明采用單光源、雙光路、四光束結(jié)構(gòu)、工作氣室中交替通過(guò)參比波長(zhǎng)光和測(cè)量波長(zhǎng)光，由于測(cè)量光與參比光由同一光源產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)同一幾何空間，同一檢測(cè)器接收，因此沒有幾何空間產(chǎn)生的能量誤差，設(shè)置的輔助氣室可隨時(shí)檢測(cè)分譜誤差，并經(jīng)共模信號(hào)處理技術(shù)克服，使用固體紅外傳感器也不存在檢測(cè)器漏氣，膜片張力變化等傳輸誤差，因此經(jīng)過(guò)處理后的信息是沒有漂移的成份濃度信息，使得分析儀器實(shí)現(xiàn)超高穩(wěn)定性，本發(fā)明紅外氣體分析儀其零點(diǎn)漂移指標(biāo)為＜0.5％FS(6個(gè)月)，性能已達(dá)到國(guó)際上先進(jìn)水平，而價(jià)格僅為進(jìn)口儀器的四分之一左右。


圖1是本發(fā)明紅外氣體分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
1、光源反射鏡；2、紅外光源；3、調(diào)制盤；5、工作氣壓；6、電機(jī)；7、輔助氣室；8、光錐；9、固體紅外探測(cè)器；10、前置放大器；11、單片機(jī)；12、顯示器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明紅外氣體分析儀的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，1是光源反射鏡，2是紅外光源、光源反射鏡1放在紅外光源2的兩側(cè)，呈八字型；3是調(diào)制盤，調(diào)制盤上有二個(gè)孔，分別裝有測(cè)量波長(zhǎng)和參比波長(zhǎng)的紅外濾光片，它由6電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；5是工作氣室，工作氣室分別裝有被測(cè)氣體的入口和出口、7是輔助氣室，為一密封管子，充有N2氣體。5和7分別置于調(diào)制盤3下方的兩側(cè)；8是小光錐，置于工作氣室和輔助氣室的另一側(cè)，兩個(gè)小光錐分別將通過(guò)5工作氣室和7輔助氣室的光能匯聚后送到9固體紅外探測(cè)器，10是前置放大器，它將固體紅外探測(cè)器測(cè)得電信號(hào)進(jìn)行放大，現(xiàn)有技術(shù)中各種紅外分析儀的前置放大電路均可使用，故不繁述。12是顯示器，也不繁述。11是單片機(jī)，在軟件的作用下，它完成對(duì)被測(cè)成份濃度信號(hào)和誤差信號(hào)分析、處理及糾正，最后將精確的被測(cè)成份濃度信號(hào)送顯示器。
紅外氣體分析儀的工作過(guò)程是這樣的紅外光源2發(fā)出的紅外光經(jīng)光源反射鏡1反射后分成兩路平行的光束，經(jīng)3調(diào)制盤后，光束分別穿過(guò)工作氣室5和輔助氣室7，然后分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)小光錐8的匯聚，以比較好的角度進(jìn)入固體紅外探測(cè)器9，探測(cè)器將探測(cè)到的成份濃度信號(hào)和誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)前置放大后送單片機(jī)，在軟件作用下完分析、處理、糾正最后將精確的被測(cè)成份濃度信號(hào)送顯示器。
本發(fā)明紅外氣體分析儀是這樣來(lái)消除誤差的1、幾何誤差；工作光路的測(cè)量波長(zhǎng)信號(hào)VAλ1和參比波長(zhǎng)信號(hào)VAλ2，由同一個(gè)光源經(jīng)過(guò)同一個(gè)幾何空間，即同一反射鏡，同一聚光光錐，由同一探測(cè)器接收。取VAλ1/VAλ2為成份信號(hào)濃度，因此，因幾何空間的任何不對(duì)稱變化，如灰塵、光源能量變化空氣污染等影響穩(wěn)定性的因素，由于分子、分母按同比例變化，因此可自動(dòng)消除幾何誤差。2、分譜誤差；發(fā)明設(shè)置輔助氣室(非傳統(tǒng)意義上的參比氣室)，可檢測(cè)光源、探測(cè)器、濾光片及環(huán)境氣氛產(chǎn)生的分譜誤差，即若因作用在光源、濾光片和探測(cè)器上的環(huán)境溫度、壓力、濕度、污染、老化等應(yīng)力變化而產(chǎn)生的測(cè)量波長(zhǎng)和參比波長(zhǎng)不同的變化誤差，因?yàn)檩o助光路與工作光路的上述誤差規(guī)律一致，因此可以從輔助光路取出分譜誤差，由單片機(jī)識(shí)別、自動(dòng)修正工作光路。由于兩光路對(duì)稱，環(huán)境氣氛影響與分譜誤差一致，也可以認(rèn)為環(huán)境氣氛影響也是一種持殊的分譜誤差，同樣可以消除。3、傳輸誤差；由于取VAλ1/VAλ2為成份濃度，因此兩信號(hào)共用放大器產(chǎn)生的傳輸誤差可以自動(dòng)消除，數(shù)據(jù)處理采用數(shù)字化處理，沒有電器漂移，又因?yàn)椴捎霉虘B(tài)紅外探測(cè)器，沒用傳統(tǒng)電容式探測(cè)器的漏氣問題和膜片張力變化等傳輸誤差。
權(quán)利要求
1.紅外氣體分析儀，其特征是它由光源反射鏡、紅外光源、調(diào)制盤、工作氣室、輔助氣室、電機(jī)、光錐、固體紅外探測(cè)器、顯示器組成；紅外光源經(jīng)光源反射鏡、調(diào)制盤后分別進(jìn)入工作氣室和輔助氣室、兩光錐分別將通過(guò)工作氣室、輔助氣室的光能匯聚后送固體紅外探測(cè)器，固體紅外探測(cè)器的輸出信號(hào)送單片機(jī)，由單片機(jī)完成對(duì)信號(hào)的分析、處理、糾正后輸出接顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征是光源反射鏡置于紅外光源的一側(cè)，呈八字型；調(diào)制盤置于紅外光源的另一側(cè)，它由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，調(diào)制盤上有二個(gè)孔，分別嵌有測(cè)量波長(zhǎng)和參比波長(zhǎng)的紅外窄帶濾光片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征是工作氣室設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口；輔助氣室是一個(gè)充有N2氣的密封氣室，它們分別置于調(diào)制盤的另一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征是從輔助氣室采集的參比波長(zhǎng)光能與測(cè)量波長(zhǎng)光能作為分普誤差信號(hào)送單片機(jī)，進(jìn)行誤差修正。
全文摘要
紅外氣體分析的儀器，屬借助于測(cè)定物質(zhì)的物理性質(zhì)來(lái)測(cè)定或分析物質(zhì)的成份類。它由光源反射鏡、紅外光源、調(diào)制盤、工作氣室、輔助氣室、電機(jī)、光錐、固體紅外探測(cè)器、顯示器組成，本發(fā)明采用單光源、雙光路、四光束結(jié)構(gòu)、設(shè)置的輔助氣室可隨時(shí)檢測(cè)分譜誤差，并經(jīng)單片機(jī)共模信號(hào)處理技術(shù)克服，而固體紅外傳感器不存在檢測(cè)器漏氣，膜片張力變化等傳輸誤差，因此經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后的信息是沒有漂移的成份濃度信息，使得分析儀器實(shí)現(xiàn)超高穩(wěn)定性，本發(fā)明紅外氣體分析儀其零點(diǎn)漂移指標(biāo)為<0.5％FS(6個(gè)月)，性能已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
文檔編號(hào)G01N21/35GK1482449SQ03132210
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者索紀(jì)文 申請(qǐng)人:索紀(jì)文