專利名稱：空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準方法及校準裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分辨率光譜技術(shù)，通過標準氣體(鋼瓶氣)對空氣質(zhì)量連續(xù)在 線監(jiān)測儀進行單點精密度檢查和多點準確度檢查的標氣校準方法及校準裝置。
背景技術(shù)：
目前我國環(huán)境空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀主要有兩種形式一種是點式儀器，另一 種是長程差分吸收光譜空氣質(zhì)量監(jiān)測儀(DOAS)。后一種是采用光譜差分吸收法記錄大氣中 痕量成分對紫外-可見光輻射的特征吸收來實現(xiàn)定性和定量測量空氣中的痕量污染物S02、 03、NO2的濃度值。其工作過程如圖1所示，是由發(fā)光源5發(fā)出光線至鏡片4后再反射到鏡 片7，再射出望遠鏡穿過100米至數(shù)千米的大氣2到鏡片1，經(jīng)反射后再穿過大氣2返回望 遠鏡至主鏡7后再反射至鏡片6，再反射至光纖入口由光纖8傳送到光譜分析儀，其流程如 下光源5 —反射鏡4 —主鏡7 —大氣2 —角反射鏡1 —大氣2 —進入望遠鏡3 —主 鏡7 —次鏡6 —光纖8 —光譜分析儀。該監(jiān)測儀所檢測的是某一區(qū)域100米至數(shù)千米大氣中痕量污染物的濃度值，既科 學又合理。但用該監(jiān)測儀對大氣中痕量污染物的濃度值進行測量前必須對該儀量程范圍內(nèi) 進行單點和多點線性校準。進行多點線性校準的方法是利用一個標氣樣品池，每校準一個 點則通入一種不同濃度的標準氣體(鋼瓶氣)，比如校準5個點則需要準備5瓶不同濃度的 鋼瓶氣，校準所需要的鋼瓶氣較多，增加了成本，運輸也不方便，并且每一種鋼瓶氣的濃度 誤差不可能保持一致，所以在校準時其線性將受到影響，校準的精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀校準時存在的缺點，本發(fā)明提供了一種空 氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準方法及校準裝置，不僅可以用同一濃度的鋼瓶氣對空氣質(zhì) 量連續(xù)在線監(jiān)測儀進行單點線性校準，還可進行多點線性校準，校準的精度高。本發(fā)明是基于下述考慮實現(xiàn)的空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀的工作原理是依據(jù) Lambert-Beer定律，氣體的吸光度與氣體的吸收截面σ ( λ )、氣體的濃度C和光程L有關(guān)， 可表示為A = In [I0 ( λ ) /I ( λ ) ] = k σ ( λ ) CL其中A表示吸光度、I0是入射光強、I是透射光強、L是吸收池長度、C是樣氣的濃 度，k是比率系數(shù)。因此，對應多點校準，如果能選用可以改變對應長度的標氣樣品池，則可以使用同 一濃度的標準氣源進行多點校準，而不需要改變氣源濃度。本發(fā)明空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準方法是這樣實現(xiàn)的采用向標氣樣品池 注入標準氣源進行校準，制備若干個標氣樣品池單元，根據(jù)所需標氣濃度選用若干個標氣 樣品池單元串聯(lián)在校準裝置上組合成所需等效長度的標氣樣品池。用標氣樣品池單元組合
3形成等效長度可以調(diào)節(jié)的標氣樣品池，通過不同等效長度的標氣樣品池對應于相應的多點 校準。選用一個標氣樣品池單元可以進行單點校準，選多個標氣樣品池單元組合成等效長 度的標氣樣品池可以進行多點校準。每次校準可以用同一鋼瓶氣供氣，校準的精度高。為了方便組合成不同長度的等效長度標氣樣品池，標氣樣品池單元包括數(shù)種長度 不等的標氣樣品池單元，每種長度的標氣樣品池單元有若干個。為了方便由同一鋼瓶氣供氣，優(yōu)先方法是前一標氣樣品池單元的出氣口與后一標 氣樣品池單元的進氣口用軟管連通組合成所需等效長度的標氣樣品池。本發(fā)明實現(xiàn)上述方法的空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準裝置，由轉(zhuǎn)接頭和樣品 池支架組成，與空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀上的望遠鏡連接的轉(zhuǎn)接頭設(shè)在樣品池支架的前 端，樣品池支架后端設(shè)有光纖接頭安裝孔，樣品池支架上裝有若干個樣品池單元，每個樣品 池單元均設(shè)置在平行光路上，每個樣品池單元上設(shè)有標氣進出氣口，樣品池支架上根據(jù)所 需標氣濃度選用多個樣品池單元串聯(lián)可以組合成所需等效長度的標氣樣品池。優(yōu)先方案是標氣樣品池單元包括數(shù)種長度不等的標氣樣品池單元，每種長度的標 氣樣品池單元有若干個。更優(yōu)先的方案是前一標氣樣品池單元的出氣口與后一標氣樣品池單元的進氣口 連通可以組合成所需等效長度的標氣樣品池。用用同一鋼瓶氣供氣，即精確又方便相同或 不同長度標氣樣品池的組合。為了提高光纖入口處光信號的強度，樣品池支架的一端或兩端裝有透鏡，可以有 利于光譜分析儀對所采集的光譜信號進行更精確的分析。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、用標氣樣品池單元組合形成等效長度可調(diào)節(jié)的標 氣樣品池，通過不同等效長度的標氣樣品池對應于相應的多點校準，因而可以用同一瓶鋼 瓶氣進行校準，消除了由于多瓶鋼瓶氣濃度精確度誤差不一致而導致線性校準誤差過大問 題。2、用一種濃度的標準氣體(鋼瓶氣)可以進行單點校準和等效成多濃度進行多點線性 校準，無需購買多種濃度的標準氣體，從而大大地減少了人力和物力，降低了成本；3、光線 的進出端安裝有透鏡，在光纖入口處提高了光信號的強度，有利于光譜分析儀對所采集的 光譜信號進行更精確的分析。


圖1是現(xiàn)有空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀監(jiān)測流程圖。圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是標氣樣品池單元結(jié)構(gòu)示意圖。上述圖中，1、角反射鏡，2、被測大氣，3、望遠鏡，4、反射鏡，5、光源，6、次鏡，7、主 鏡，8、光纖，9、光纖接頭，10、光源，11、轉(zhuǎn)接頭，12、透鏡，13、樣品池支架，14、樣品池單元， 15、軟管，16、管體，17、護套，18、端封，19、墊片，20、螺紋套，21、進氣口，22、出氣口。
具體實施例方式如圖2所示，本發(fā)明校準裝置主要由樣品池單元14、轉(zhuǎn)接頭11和樣品池支架13組 成，樣品池支架13兩端的光路上均裝有透鏡12，與空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀上的望遠鏡3 連接的轉(zhuǎn)接頭11設(shè)在樣品池支架前端，樣品池支架后端設(shè)有光纖接頭9安裝孔，樣品池支架13上放置有若干個標氣樣品池單元14，每個樣品池單元14均設(shè)置在前后透鏡12之間的 平行光路上，前一標氣樣品池單元的出氣口與后一標氣樣品池單元的進氣口由軟管15連 通，圖2中實線箭頭代表標準氣體進出方向，虛線箭頭代表檢測光線。為了方便組合，本發(fā) 明樣品池單元14有兩種，其有效長度分別為50毫米、100毫米，每種若干個，可以組合成任 意整數(shù)米長度。樣品池單元14的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由兩端開口的管體16、端封18及護套17、螺紋 套20組成，端封18為石英玻璃片，端封18由護套17及螺紋套20固定在管體16兩端，端 封18與護套17及螺紋套20之間有墊片19，管體16上端兩側(cè)開有進、出氣口 21、22。在大氣監(jiān)測現(xiàn)場需要用標氣對儀器進行標準時，先將望遠鏡3后端的光纖8及其 光纖接頭9卸下，換上用于連接望遠鏡3和標氣校準裝置中樣品池支架13的轉(zhuǎn)接頭11，再 安裝標氣校準裝置和光纖接頭9與光纖8，打開光源10，再逐步增加標氣樣品池單元14的 數(shù)量，每增加一個樣品池單元就測量一個濃度值，直到測得3至5個值即可。該測量原理是 通過加大樣品池單元的長度值來改變被測量的標準氣體的等效濃度值。在測量同一種氣體 時，只準備一種濃度的標準氣體(鋼瓶氣)就能測得多個濃度值。該實用新型體積小，質(zhì)量 輕，攜帶方便，檢測成本低。
權(quán)利要求
空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準方法，采用向標氣樣品池注入標準氣源進行校準，其特征是制備若干個標氣樣品池單元[14]，根據(jù)所需標氣濃度選用若干個標氣樣品池單元串聯(lián)在校準裝置上組合成所需等效長度的標氣樣品池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準方法，其特征是所述標氣 樣品池單元[14]包括數(shù)種長度不等的標氣樣品池單元，每種長度的標氣樣品池單元有若 干個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準方法，其特征是前一 標氣樣品池單元的出氣口與后一標氣樣品池單元的進氣口連通組合成所需等效長度的標 氣樣品池。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準裝置，其特征是 由轉(zhuǎn)接頭[11]和樣品池支架[13]組成，與空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀上的望遠鏡[3]連接 的轉(zhuǎn)接頭[11]設(shè)在樣品池支架[13]前端，樣品池支架[13]后端設(shè)有光纖接頭[9]安裝孔， 樣品池支架[13]上裝有若干個樣品池單元[14]，每個樣品池單元[14]均設(shè)置在平行光路 上，每個樣品池單元上設(shè)有標氣進出氣口 [21、22]，樣品池支架[13]上根據(jù)所需標氣濃度 選用多個樣品池單元[14]串聯(lián)可以組合成所需等效長度的標氣樣品池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準裝置，其特征是所述標氣 樣品池單元[14]包括數(shù)種長度不等的標氣樣品池單元，每種長度的標氣樣品池單元有若 干個。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準裝置，其特征是前一 標氣樣品池單元的出氣口與后一標氣樣品池單元的進氣口通過軟管[15]連通可以組合成 所需等效長度的標氣樣品池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準裝置，其特征是樣品池支 架[13]的一端或兩端裝有透鏡[12]。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空氣質(zhì)量連續(xù)在線監(jiān)測儀標氣校準方法及校準裝置，采用向標氣樣品池注入標準氣源進行校準，制備若干個標氣樣品池單元[14]，根據(jù)所需標氣濃度選用若干個標氣樣品池單元串聯(lián)在校準裝置上組合成所需等效長度的標氣樣品池。本發(fā)明用標氣樣品池單元組合形成等效長度可調(diào)節(jié)的標氣樣品池，對應于相應的多點校準，可以用同一瓶鋼瓶氣進行校準，消除了由于多瓶鋼瓶氣濃度精確度誤差不一致而導致線性校準誤差過大問題。
文檔編號G01N21/31GK101929952SQ20091011698
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者吳東升, 潘渙雙 申請人:安徽藍盾光電子股份有限公司