專利名稱：在位式氣體測量方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體分析，特別涉及在位式氣體測量方法和裝置。
背景技術(shù)：
在冶金、化工、水泥、發(fā)電等領(lǐng)域中，廣泛使用在位式氣體測量裝置分析 過程管道內(nèi)的氣體濃度等參數(shù)，測得的氣體參數(shù)對優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)效 率、節(jié)約能源氣、減少污染物排放等都有重要意義。
如圖1所示， 一種常用的在位式氣體測量裝置，光發(fā)射單元14和光接收單 元15設(shè)置在過程管道10的兩側(cè)，同時通過窗口片16、 17隔離待測氣體11;其 中，光源2設(shè)置在光發(fā)射單元14內(nèi)，探測器20設(shè)置在光接收單元15內(nèi)。光源 2發(fā)出的測量光束19被待測氣體11吸收，通過分析單元30分析測量光束19的 透過率，從而得到待測氣體ll的濃度等參數(shù)。
當(dāng)所述測量裝置所處環(huán)境內(nèi)包含有待測氣體11成分時，這些成分的氣體會 進入所述光發(fā)射單元14和光接收單元15內(nèi)，吸收了部分測量光束19，從而影 響了測量精度。如，在測量管道10內(nèi)的氧氣時，空氣中的氧氣成分會進入光發(fā) 射單元14和光接收單元15中；在測量管道10內(nèi)的一氧化碳時，外界環(huán)境中的 一氧化碳成分也會進入所述光發(fā)射單元14和光接收單元15中。
另外，當(dāng)待測氣體ll中的顆粒物較多時，顆粒物會粘附在所述窗口片16、 17上，大大降低了測量光束19的透過率，甚至?xí)雇腹饴蕿榱?，?yán)重影響了測 量精度，甚至使測量無法進行。
為了排除上述不利影響，該測量裝置還配置了吹掃單元21，往所述光發(fā)射 單元14和光接收單元15內(nèi)充入吹掃氣體22?；蛘呦蛩龃翱谄?6、 17鄰近待 測氣體11的一側(cè)充入吹掃氣體22，從而使待測氣體11中的顆粒物無法污染所 述窗口片16、 17，上述措施大大提高了測量精度，也提高了測量的可持續(xù)性。
通常使用的吹掃氣體22的純度較高，但往往還會含有微量的待測氣體11 成分，而這些待測氣體11成分的存在降低了測量精度，尤其是在待測氣體11
濃度低的情況下。
為了解決上述技術(shù)問題，通常做法是在光發(fā)射單元內(nèi)(內(nèi)部本來就通有 吹掃氣體，或者本來沒有通吹掃氣體，但為了扣除窗口片一側(cè)吹掃氣體中的待 測氣體成分，才將吹掃氣體通到光發(fā)射單元內(nèi)，用來測量吹掃氣體中的待測氣 體成分)設(shè)置待測氣體傳感器，測得吹掃氣體中待測氣體成分的濃度，通過扣 除吹掃氣體(包括光發(fā)射單元內(nèi)、或光接收單元內(nèi)、或窗口片臨近待測氣體一 側(cè)的吹掃氣體)中待測氣體成分對光的吸收，進而得到待測氣體的濃度等參數(shù)。 這種方法的不足之處主要為
1、 所述氣體傳感器的測量精度低，而且受氣體壓力、溫度的影響較大。
2、 受制于測量原理，氣體傳感器的響應(yīng)時間長，不能實時測量。
3、 穩(wěn)定性差，所述氣體傳感器的性能隨使用時間的增加而下降較快。
4、 氣體傳感器壽命短，不斷更換的傳感器也提高了測量成本。
為了解決上述氣體傳感器帶來的不足，公開號為US20060192967的美國專 利披露了一種氣體測量方法和裝置，如圖2所示。與常規(guī)測量裝置不同的是-在此裝置中，光源2設(shè)置在光發(fā)射單元14外，通過分束器5把測量光分為兩束， 第一光束19通過光纖6送入光發(fā)射單元14，第二光束26通過光纖8送入氣體 室9。從光接收單元15流出的吹掃氣體22通入氣體室9內(nèi)，補償探測器27接 收穿過吹掃氣體22的第二光束26，并把信號送分析單元30，進而測得吹掃氣 體22中待測氣體11成分的濃度。通過扣除測量光束19在穿過吹掃氣體22時 的吸收，從而得到待測氣體ll的濃度。
美國專利公開的技術(shù)方案解決了吹掃氣體對測量精度的影響，但還有如下 不足
1、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，光源2和分束器件5都要設(shè)置在光發(fā)射單元14外，還要配 置較長的光纖6、 8以及獨立的氣體室9，在現(xiàn)場應(yīng)用中，光纖6、 8還需要鎧裝。
2、 光纖的接插、氣體室9的檢漏，光源2和分束器件5的分散設(shè)置，光源 2的外置，這些都提高了安裝調(diào)試和維護的難度。
3、 成本較高，配置的光纖6、 8以及氣體室9都提高了測量裝置的成本， 而且光纖易損壞，需要更換。光纖的價格高，如在測量氧氣時，需使用價格高
的單模光纖。
4、較長的光纖6、 8會吸收少量的測量光；光纖的接插還會造成光的損耗， 這些都會降低裝置的測量精度，尤其是在待測氣體濃度低或很低的工況中，如 痕量氣體測量。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種測量精度高的在位式 氣體測量方法，還提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試容易、成本低、測量精度高 的在位式氣體測量裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種在位式氣體測量方法，包括以下步驟
a、 向光發(fā)射和/或光接收區(qū)域內(nèi)通吹掃氣體，所述吹掃氣體中含有待測氣體 成分；
b、 光源發(fā)出測量光；
c、 測量光中包含的第一光束和第二光束在穿過待測氣體之前或之后被分
開；
其中，所述第一光束穿過了吹掃氣體、待測氣體，經(jīng)吸收后被接收，得到 包含吹掃氣體、待測氣體信息的第一信號；
所述第二光束穿過了光發(fā)射或光接收區(qū)域內(nèi)的吹掃氣體，經(jīng)吸收后被接收， 得到包含吹掃氣體信息的第二信號；
d、 處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體的參數(shù)。
作為優(yōu)選，所述第一光束和第二光束穿過吹掃氣體的光程相同，所述步驟d 具體為
dl、比較所述第一信號和第二信號，得到包含待測氣體信息的差異信號； d2、處理所述差異信號，得到待測氣體的參數(shù)。
作為優(yōu)選，所述第一光束和第二光束穿過吹掃氣體的光程不相同，所述步 驟d具體為
dl、處理所述第二信號，得到所述吹掃氣體的參數(shù)；
d2、處理所述吹掃氣體的參數(shù)及第一信號或第二信號，得到待測氣體的參
數(shù)。
在上述測量方法中，所述第二光束還穿過了待測氣體，得到包含吹掃氣體、 待測氣體信息的第二信號。
作為優(yōu)選，所述第一光束和第二光束穿過待測氣體的光程相同、穿過吹掃 氣體的光程不同，所述步驟d具體為
dl、比較所述第一信號和第二信號，得到包含吹掃氣體信息的差異信號；
d2、處理所述差異信號，得到吹掃氣體的參數(shù)；
d3、處理所述吹掃氣體的參數(shù)及第一信號或第二信號，得到待測氣體的參數(shù)。
作為優(yōu)選，所述第一光束和第二光束穿過待測氣體的光程不同、穿過吹掃 氣體的光程相同，所述步驟d具體為
dl、比較所述第一信號和第二信號，得到包含待測氣體信息的差異信號； d2、處理所述差異信號，得到待測氣體的參數(shù)。
為了實施上述方法，本發(fā)明還提出了這樣的在位式氣體測量裝置，包括光 源、分束器件、第一和第二探測器、分析單元、向光源和/或第一探測器所處區(qū) 域供應(yīng)吹掃氣體的吹掃單元；位置關(guān)系為所述分束器件設(shè)置在所述光源或第 一探測器所處區(qū)域內(nèi)，測量光在所述分束器件上被分為第一光束和第二光束， 所述第二探測器設(shè)置在所述第二光束的行進路線上。
作為優(yōu)選，所述分束器件和第二探測器設(shè)置在光源或第一探測器所處區(qū)域內(nèi)。
作為優(yōu)選，所述分束器件和第二探測器分別設(shè)置在光源和第一探測器所處 區(qū)域內(nèi)。
作為優(yōu)選，所述分束器件和第二探測器分別設(shè)置在第一探測器和光源所處 區(qū)域內(nèi)。
作為優(yōu)選，所述分束器件是會聚透鏡或玻片。
本發(fā)明總的技術(shù)構(gòu)思是在光發(fā)射和/或光接收區(qū)域內(nèi)通吹掃氣體(含有待 測氣體成分)，光源發(fā)出的測量光在穿過待測氣體之前或之后分為第一光束和第 二光束；其中，第一光束穿過了吹掃氣體和待測氣體，經(jīng)吸收后得到包含吹掃
氣體、待測氣體信息的第一信號；第二光束穿過了光發(fā)射區(qū)域內(nèi)的吹掃氣體(還 可以再穿過待測氣體)，經(jīng)吸收后得到包含吹掃氣體信息的第二信號；利用第一 光束、第二光束穿過吹掃氣體、待測氣體光程的不同，處理所述第一信號和第 二信號，從而得到待測氣體的參數(shù)，如濃度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下有益效果
1、 結(jié)構(gòu)簡單，無需配置較長的鎧裝光纖以及獨立的氣體室，只是在光源或 第一探測器所處區(qū)域內(nèi)設(shè)置分束器件，而分束器件可以是原有的會聚透鏡或玻片。
2、 利用現(xiàn)有常規(guī)測量裝置中的器件作為分束器件，無需安裝和維護光纖、 氣體室，光源的內(nèi)置，這些都降低了安裝調(diào)試和維護的難度。
3、 成本較低，省去了需配置的鎧裝光纖以及氣體室，也無需更換光纖。
4、 不存在光纖的接插，也沒有使用較長的鎧裝光纖，這些都降低了測量光
的損耗，進而提高了測量精度。


圖1是一種現(xiàn)有的氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是美國專利公開的氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實施例1中在位式氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實施例2中在位式氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明實施例4中在位式氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明實施例5中在位式氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明實施例6中在位式氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明實施例7中在位式氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖9是本發(fā)明的另一種在位式氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步詳盡描述。
實施例1:
如圖3所示， 一種在位式氣體測量裝置，用于測量過程管道10內(nèi)待測氣體 ll中的氧氣濃度。所述測量裝置包括激光器及驅(qū)動電路2、分束器件、第一探
測器20、第二探測器27、分析單元30和吹掃單元21。測量通道上設(shè)有窗口片 16、 17，用于隔離待測氣體U。
吹掃單元21向激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14通入吹掃氣體22，然后通 過管路流入第一探測器20所處區(qū)域15內(nèi)，最后排出。吹掃單元21還向窗口片 16、 17鄰近待測氣體11的一側(cè)通吹掃氣體22，避免了待測氣體11中的顆粒物 污染所述窗口片16、 17。吹掃氣體22是氮氣，包含了微量的氧氣。
所述分束器件是傾斜設(shè)置的窗口片16，安裝在激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū) 域14內(nèi)。激光器2發(fā)出的激光束穿過吹掃氣體22，之后被分束器件分為透射的 第一光束19和反射的第二光束26。
第一光束19穿過待測氣體11和吹掃氣體22后由第一探測器20接收，通 過鎧裝電纜線與分析單元30相連。第二光束26再次穿過激光器及驅(qū)動電路2 所處區(qū)域14內(nèi)的吹掃氣體22，由安裝在區(qū)域14內(nèi)的第二探測器27接收，第二 探測器27位于第二光束26穿過吹掃氣體22的行進路線上，通過鎧裝電纜線與 分析單元30相連。
第一光束19和第二光束26穿過的吹掃氣體22的光程不同。
本實施例還揭示了一種在位式氣體測量方法，用于測量管道10內(nèi)待測氣體 ll中的氧氣，所述方法包括以下步驟
a、 向激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14和第一探測器20所處區(qū)域15內(nèi)通 吹掃氣體22，吹掃氣體22是氮氣，包含有微量的氧氣；
b、 激光器2發(fā)出測量光，通過控制激光器2的工作電流和工作溫度使測量
光束的頻率掃描經(jīng)過氧氣的目標(biāo)吸收譜線；
c、 測量光穿過吹掃氣體22，之后被分束器件分為第一光束19和第二光束
26;
所述第一光束19穿過分束器件兩側(cè)的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口片 17兩側(cè)的吹掃氣體22后被第一探測器20接收，得到包含待測氣體ll、吹掃氣 體22信息的第一信號；第一光束19在穿過吹掃氣體22、待測氣體ll時被其中 的氧氣吸收；
所述第二光束26穿過激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14內(nèi)的吹掃氣體22，
經(jīng)吸收后被第二探測器27接收，得到包含吹掃氣體22信息的第二信號；
所述第一光束19和第二光束26穿過吹掃氣體22的光程不同；
d、分析單元30處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體ll的參數(shù)， 具體包括以下步驟
dl、利用吸收光譜技術(shù)分析所述第二信號，得到吹掃氣體22中的氧氣濃度;
d2、利用吸收光譜技術(shù)，依據(jù)吹掃氣體22中氧氣的濃度、第一光束19穿 過吹掃氣體22的光程并處理第一信號，從而得到待測氣體ll中氧氣的濃度。 實施例2:
如圖4所示， 一種在位式氣體測量裝置，用于測量過程管道10內(nèi)待測氣體 ll中的氧氣濃度，與實施例l不同的是
1、 激光器及驅(qū)動電路2離窗口片16的距離很小；第一探測器20離窗口片 17的距離也較近。外界的空氣即使進入所述區(qū)域14、 15內(nèi)，但由于區(qū)域14、 15內(nèi)的光程很小，吸收很小，對測量結(jié)果的影響可以忽略不計。
2、 吹掃單元21還向窗口片16、 17鄰近待測氣體11的一側(cè)通吹掃氣體22， 避免了待測氣體11中的顆粒物污染所述窗口片16、 17。
為了扣除吹掃氣體22中氧氣對測量的影響，吹掃單元21還向所述區(qū)域14 (當(dāng)然也可以是區(qū)域15)內(nèi)通吹掃氣體22，之后排出，在區(qū)域14內(nèi)測得吹掃 氣體22中的氧氣濃度。
本實施例還揭示了一種在位式氣體測量方法，用于測量管道10內(nèi)待測氣體 ll中的氧氣，所述方法包括以下步驟
a、 向激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14內(nèi)通吹掃氣體22，吹掃氣體22是氮 氣，包含有微量的氧氣；
b、 激光器2發(fā)出測量光，通過控制激光器2的工作電流和工作溫度使測量 光朿的頻率掃描經(jīng)過氧氣的目標(biāo)吸收譜線；
c、 測量光穿過吹掃氣體22，之后被分束器件分為第一光束19和第二光束
26;
所述第一光束19穿過分束器件一側(cè)的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口片 17—側(cè)的吹掃氣體22后被第一探測器20接收，得到包含待測氣體ll、吹掃氣
體22信息的第一信號；第一光束19在穿過吹掃氣體22、待測氣體11時被其中 的氧氣吸收；
所述第二光束26穿過激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14內(nèi)的吹掃氣體22， 經(jīng)吸收后被第二探測器27接收，得到包含吹掃氣體22信息的第二信號；
所述第一光束19和第二光束26穿過吹掃氣體22的光程不同；
d、分析單元30處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體ll的參數(shù)， 具體包括以下步驟
dl、利用吸收光譜技術(shù)分析所述第二信號，得到吹掃氣體22中的氧氣濃度;
d2、利用吸收光譜技術(shù)，依據(jù)吹掃氣體22中氧氣的濃度、第一光束19穿 過吹掃氣體22的光程并處理第一信號，從而得到待測氣體11中氧氣的濃度。
實施例3:
一種在位式氣體測量裝置，與實施例l不同的是第一光束19和第二光束 26穿過吹掃氣體22的光程相同。
本實施例還揭示了一種在位式氣體測量方法，用于測量管道10內(nèi)的氧氣， 所述方法包括以下步驟
a、 向激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14和第一探測器20所處區(qū)域15內(nèi)通 吹掃氣體22，吹掃氣體22使用氮氣，包含有微量的氧氣；
b、 激光器2發(fā)出測量光，測量光頻率掃過氧氣的吸收譜線；
c、 測量光穿過吹掃氣體22,之后被分束器件分為第一光束19和第二光束
26;
所述第一光束19穿過窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口片 17兩側(cè)的吹掃氣體22后被第一探測器20接收，得到包含待測氣體ll、吹掃氣 體22信息的第一信號；第一光束19在穿過吹掃氣體22、待測氣體ll時被其中 的氧氣吸收；
所述第二光束26穿過激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14內(nèi)的吹掃氣體，經(jīng) 吸收后被第二探測器27接收，得到包含吹掃氣體22信息的第二信號； 所述第一光束19和第二光束26穿過吹掃氣體22的光程相同；
d、 分析單元30處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體ll的參數(shù)，
具體包括以下步驟
dl、比較所述第一信號和第二信號，得到包含待測氣體11信息的差異信號;
d2、利用吸收光譜技術(shù)和鎖相放大技術(shù)處理所述差異信號，從而得到待測 氣體ll中氧氣的濃度。 實施例4:
如圖5所示， 一種在位式氣體測量裝置，用于測量過程管道10中水蒸汽的 濃度。與實施例l不同的是分束器件3也即會聚透鏡和第二探測器27安裝在 第一探測器20所處區(qū)域15內(nèi)。
激光器2發(fā)出的測量光在穿過吹掃氣體22、待測氣體11后被所述分束器件 3分為透射的第一光束19和反射的第二光束26，第二探測器27安裝在第二光 束26穿過吹掃氣體22的行進路線上。
第一光束19和第二光束26穿過待測氣體11的光程相同，穿過吹掃氣體22 的光程不同。
本實施例還揭示了一種在位式氣體測量方法，用于測量管道10內(nèi)的水蒸汽， 所述方法包括以下步驟-
a、 向激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14和第一探測器20所處區(qū)域15內(nèi)通 吹掃氣體22，吹掃氣體22是氮氣，包含有微量的水蒸汽；
b、 激光器2發(fā)出測量光，測量光的頻率掃過水蒸汽的吸收譜線；
c、 測量光穿過窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口片17兩 側(cè)的吹掃氣體22后被分束器件3分為第一光束19和第二光束26;
所述第一光束19穿過了窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口 片17兩側(cè)的吹掃氣體22后被第一探測器20接收，得到包含待測氣體ll、吹掃 氣體22信息的第一信號；第一光束19在穿過吹掃氣體22、待測氣體ll時被其 中的水蒸汽吸收；
所述第二光束26穿過了窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22 (包括激光器及驅(qū)動 電路所處區(qū)域內(nèi)的吹掃氣體)、待測氣體ll、窗口片17兩側(cè)的吹掃氣體22后被 第二探測器27接收，得到包含待測氣體ll、吹掃氣體22信息的第二信號；第 二光束26在穿過吹掃氣體22、待測氣體11時被其中的水蒸汽吸收；
所述第二光束26穿過吹掃氣體22的光程相比第一光束19要大；
d、分析單元30處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體ll的參數(shù)，
具體包括以下步驟
dl、比較所述第二信號和第一信號，得到包含吹掃氣體22信息的差異信號;
d2、利用吸收光譜技術(shù)和鎖相放大技術(shù)處理所述差異信號，從而得到吹掃
氣體22中水蒸汽的濃度；
d3、利用吸收光譜技術(shù)，依據(jù)吹掃氣體22中水蒸汽的濃度、第一光束19 穿過吹掃氣體22的光程并處理第二信號，從而得到待測氣體ll中水蒸汽的濃度。
實施例5:
如圖6所示， 一種在位式氣體測量裝置，用于測量過程管道10中氧氣的濃 度。與實施例l不同的是分束器件4是光學(xué)平板，而第二探測器27安裝在第 一探測器20所處區(qū)域15內(nèi)。
激光器2發(fā)出的測量光穿過激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14內(nèi)的吹掃氣體 22，之后被所述光學(xué)平板4分為透射的第一光束19和反射的第二光束26，穿過 待測氣體11的第一光束19和第二光束26分別被第一探測器20和第二探測器 27接收。
第一光束19和第二光束26穿過的待測氣體11的光程相同，但穿過的吹掃 氣體22的光程不同。
本實施例還揭示了一種在位式氣體測量方法，用于測量管道10內(nèi)的氧氣， 所述方法包括以下步驟
a、 向激光器及驅(qū)動電路所處區(qū)域14和第一探測器所處區(qū)域15內(nèi)通吹掃氣 體22，吹掃氣體22是氮氣，包含有微量的氧氣；
b、 激光器2發(fā)出測量光，測量光的頻率掃過氧氣的吸收譜線；
c、 測量光穿過吹掃氣體22，之后被光學(xué)平板4分為透射的第一光束19和 反射的第二光束26;
所述第一光束19穿過了窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口 片17兩側(cè)的吹掃氣體22后被第一探測器20接收，得到包含待測氣體11、吹掃
氣體22信息的第一信號；第一光束19在穿過吹掃氣體22、待測氣體11時被其 中的氧氣吸收；
所述第二光束26穿過了窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22 (包括激光器及驅(qū)動 電路所處區(qū)域內(nèi)的吹掃氣體)、待測氣體ll、窗口片17兩側(cè)的吹掃氣體22后被 第二探測器27接收，得到包含待測氣體ll、吹掃氣體22信息的第二信號；第 二光束26在穿過吹掃氣體22、待測氣體11時被其中的氧氣吸收；
第一光束19和第二光束26穿過待測氣體11的光程相同，但所述第二光束 26穿過吹掃氣體22的光程相比第一光束19要大；
d、分析單元30處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體ll的參數(shù)， 具體包括以下步驟
dl、比較所述第二信號和第一信號，得到包含吹掃氣體22信息的差異信號；
d2、利用吸收光譜技術(shù)和鎖相放大技術(shù)處理所述差異信號，從而得到吹掃 氣體22中氧氣的濃度；
d3、利用吸收光譜技術(shù)，依據(jù)吹掃氣體22中氧氣的濃度、第一光束19穿 過吹掃氣體22的光程并處理第一信號，從而得到待測氣體11中氧氣的濃度。 實施例6:
如圖7所示， 一種在位式氣體測量裝置，用于測量過程管道10中水蒸汽的 濃度。與實施例5不同的是第一光束19和第二光束26穿過待測氣體11的光 程不同，而穿過吹掃氣體22的光程相同。
本實施例還揭示了一種在位式氣體測量方法，用于測量管道10內(nèi)的水蒸汽， 所述方法包括以下步驟
a、 向激光器及驅(qū)動電路所處區(qū)域14和第一探測器所處區(qū)域15內(nèi)通吹掃氣 體22，吹掃氣體22是氮氣，包含有微量的水蒸汽；
b、 激光器2發(fā)出測量光，測量光的頻率掃過水蒸汽的吸收譜線；
c、 測量光穿過吹掃氣體22，之后被光學(xué)平板4分為透射的第一光束19和 反射的第二光束26;
所述第一光束19穿過了窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口 片17兩側(cè)的吹掃氣體22后被第一探測器20接收，得到包含待測氣體ll、吹掃氣體22信息的第一信號；第一光束19在穿過吹掃氣體22、待測氣體11時被其 中的水蒸汽吸收；
所述第二光束26穿過了窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22 (包括激光器及驅(qū)動 電路所處區(qū)域內(nèi)的吹掃氣體)、待測氣體ll、窗口片17兩側(cè)的吹掃氣體22后被 第二探測器27接收，得到包含待測氣體ll、吹掃氣體22信息的第二信號；第 二光束26在穿過吹掃氣體22、待測氣體11時被其中的水蒸汽吸收；
第一光束19和第二光束26穿過待測氣體11的光程相同，但所述第二光束 26穿過吹掃氣體22的光程相比第一光束19要大；
d、分析單元30處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體ll的參數(shù)， 具體包括以下步驟
dl、比較所述第二信號和第一信號，得到包含待測氣體11信息的差異信號；
d2、利用吸收光譜技術(shù)和鎖相放大技術(shù)處理所述差異信號，從而得到待測 氣體ll中水蒸汽的濃度。 實施例7:
如圖8所示， 一種在位式氣體測量裝置，用于測量過程管道10中氧氣的濃 度。與實施例1不同的是
1、 第一探測器20、第二探測器27安裝在激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14
內(nèi)；
2、 測量裝置還包括光反射器件25，光反射器件25和激光器及驅(qū)動電路2 安裝在過程管道10的兩側(cè)。
激光器2發(fā)出的測量光穿過吹掃氣體22后被分束器件3分為第一光束19 和第二光束26，第二探測器27設(shè)置在第二光束26穿過吹掃氣體22的行進路線 上。穿過待測氣體11的第一光束19被光反射器件5反射后，再次穿過待測氣 體ll、吹掃氣體22后被第一探測器20接收。
第一光束19和第二光束26穿過的吹掃氣體22的光程不同。
本實施例還揭示了一種在位式氣體測量方法，用于測量管道10內(nèi)的氧氣， 所述方法包括以下步驟
a、向激光器及驅(qū)動電路所處區(qū)域14和第一探測器20所處區(qū)域15內(nèi)通吹
掃氣體22，吹掃氣體22是氮氣，包含有微量的氧氣；
b、 激光器2發(fā)出測量光，測量光的頻率掃過氧氣的吸收譜線；
c、 測量光被分束器件3分為第一光束19和第二光束26; 所述第一光束19穿過了窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口
片17兩側(cè)的吹掃氣體22后被所述光反射器件5反射，之后穿過窗口片17兩側(cè) 的吹掃氣體22、待測氣體ll、窗口片16兩側(cè)的吹掃氣體22，.最后被第一探測 器20接收，得到包含待測氣體ll、吹掃氣體22信息的第一信號；第一光束19 在穿過吹掃氣體22、待測氣體11時被其中的氧氣吸收；
所述第二光束26穿過激光器及驅(qū)動電路2所處區(qū)域14內(nèi)的吹掃氣體22， 經(jīng)其中的氧氣吸收后被第二探測器27接收，得到包含吹掃氣體22信息的第二 信號；
所述第一光束19穿過吹掃氣體22的光程相比第二光束26要大；
d、 分析單元30處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體ll的參數(shù)， 具體包括以下步驟
dl、利用吸收光譜技術(shù)處理所述第二信號，得到吹掃氣體22中的氧氣濃度； d2、利用吸收光譜技術(shù)，依據(jù)吹掃氣體22中氧氣的濃度、第一光束19穿 過吹掃氣體22的光程并處理第一信號，從而得到待測氣體11中氧氣的濃度。 關(guān)于上述實施例的附加說明
1、 當(dāng)待測氣體ll中的顆粒物很少或沒有時，窗口片16、 17上面干凈，無 需使用吹掃氣體22吹掃窗口片16、 17鄰近待測氣體11的一側(cè)。
2、 同時，窗口片16、 17向管道11的中心方向移動，使窗口片16、 17間 充滿流動的待測氣體ll，而不是死氣，提高了測量光程的準(zhǔn)確性。
需要指出的是，上述實施方式不應(yīng)理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。如， 分束器件還可安裝在第一探測器所處區(qū)域內(nèi)，而第二探測器安裝在光源所處區(qū) 域內(nèi)，如圖10所示。本發(fā)明的關(guān)鍵是，分束器件安裝在光源或第一探測器所處 區(qū)域內(nèi)，測量光被分束器件分為穿過待測氣體、吹掃氣體的第一光束和至少穿 過吹掃氣體的第二光束，通過接收第一光束和第二光束，經(jīng)分析后得到待測氣 體參數(shù)。在不脫離本發(fā)明精神的情況下，對本發(fā)明作出的任何形式的改變均應(yīng)
落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)
權(quán)利要求
1、一種在位式氣體測量方法，包括以下步驟a、向光發(fā)射和/或光接收區(qū)域內(nèi)通吹掃氣體，所述吹掃氣體中含有待測氣體成分；b、光源發(fā)出測量光；c、測量光中包含的第一光束和第二光束在穿過待測氣體之前或之后被分開；其中，所述第一光束穿過了吹掃氣體、待測氣體，經(jīng)吸收后被接收，得到包含吹掃氣體、待測氣體信息的第一信號；所述第二光束穿過了光發(fā)射或光接收區(qū)域內(nèi)的吹掃氣體，經(jīng)吸收后被接收，得到包含吹掃氣體信息的第二信號；d、處理所述第一信號和第二信號，得到待測氣體的參數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體測量方法，其特征在于所述第一光束和第 二光束穿過吹掃氣體的光程相同，所述步驟d具體為dl、比較所述第一信號和第二信號，得到包含待測氣體信息的差異信號； d2、處理所述差異信號，得到待測氣體的參數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體測量方法，其特征在于所述第一光束和第 二光束穿過吹掃氣體的光程不同，所述步驟d具體為dl、處理所述第二信號，得到所述吹掃氣體的參數(shù)；d2、處理所述吹掃氣體的參數(shù)及第一信號或第二信號，得到待測氣體的參數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體測量方法，其特征在于所述第二光束還穿 過了待測氣體，得到包含吹掃氣體、待測氣體信息的第二信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體測量方法，其特征在于所述第一光束和第 二光束穿過待測氣體的光程相同、穿過吹掃氣體的光程不同，所述步驟d具體 為dl、比較所述第一信號和第二信號，得到包含吹掃氣體信息的差異信號； d2、處理所述差異信號，得到吹掃氣體的參數(shù)；d3、處理所述吹掃氣體的參數(shù)及第一信號或第二信號，得到待測氣體的參數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體測量方法，其特征在于所述第一光束和第二光束穿過待測氣體的光程不同、穿過吹掃氣體的光程相同，所述步驟d具體為dl、比較所述第一信號和第二信號，得到包含待測氣體信息的差異信號； d2、處理所述差異信號，得到待測氣體的參數(shù)。
7、 一種在位式氣體測量裝置，包括光源、分束器件、第一和第二探測器、 分析單元、向光源和/或第一探測器所處區(qū)域供應(yīng)吹掃氣體的吹掃單元；其特征 在于所述分束器件設(shè)置在所述光源或第一探測器所處區(qū)域內(nèi)，測量光在所述 分束器件上被分為第一光束和第二光束，所述第二探測器設(shè)置在所述第二光束 的行進路線上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體測量裝置，其特征在于所述分束器件和第 二探測器設(shè)置在光源或第一探測器所處區(qū)域內(nèi)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體測量裝置，其特征在于所述分束器件和第 二探測器分別設(shè)置在光源和第一探測器所處區(qū)域內(nèi)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體測量裝置，其特征在于所述分束器件和 第二探測器分別設(shè)置在第一探測器和光源所處區(qū)域內(nèi)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7至10任一所述的氣體測量裝置，其特征在于所述分 束器件是會聚透鏡或玻片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在位式氣體測量方法，包括以下步驟a.向光發(fā)射和/或光接收區(qū)域內(nèi)通吹掃氣體，吹掃氣體中含有待測氣體成分；b.光源發(fā)出測量光；c.測量光中包含的第一光束和第二光束在穿過待測氣體之前或之后被分開；其中，第一光束穿過了吹掃氣體、待測氣體，經(jīng)吸收后被接收，得到包含吹掃氣體、待測氣體信息的第一信號；第二光束穿過了光發(fā)射區(qū)域內(nèi)的吹掃氣體，經(jīng)吸收后被接收，得到包含吹掃氣體信息的第二信號；d.處理第一信號和第二信號，得到待測氣體的參數(shù)。本發(fā)明還公開了一種用于實施上述方法的在位式測量裝置。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試容易、成本低、測量精度高等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用在冶金、化工、水泥、環(huán)保等領(lǐng)域中。
文檔編號G01N21/17GK101393115SQ200810121178
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者健 王, 顧海濤, 偉 黃 申請人:聚光科技(杭州)有限公司