專利名稱：多組分氣體分析儀及氣體分析檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體分析設(shè)備，尤其是涉及一種能同時(shí)分析多種氣體，監(jiān)測效率高的 多組分氣體分析儀及其氣體分析檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國環(huán)境污染日益嚴(yán)重，主要污染物排放量遠(yuǎn)超過環(huán)境容量，目 前國家公布的廢氣重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)有3715家。其中氣態(tài)污染物的是環(huán)境監(jiān)測的重要部分。我 國的大氣污染以二氧化硫和氮氧化物為主，與一氧化碳、碳?xì)浠衔锖皖w粒物被稱為大氣 五大污染物。大氣污染源監(jiān)控是大氣污染控制與治理的管理手段。市場上現(xiàn)有的煙氣分析 儀多數(shù)為光電探測器，因其需要和采樣管一起工作在煙道附近，環(huán)境溫度高達(dá)70-80攝氏 度，長期工作致使其工作不穩(wěn)定，又容易老化損壞；現(xiàn)有的煙氣分析儀大多不能同時(shí)分析多 種氣體，監(jiān)測效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上提出的問題，本發(fā)明目的在于提供一種能同時(shí)或分時(shí)分析多種氣體，監(jiān) 測效率高的多組分氣體分析儀。本發(fā)明通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的，一種多組分氣體分析儀，包括內(nèi)壁拋光的氣室， 其中氣室二端的側(cè)壁分別設(shè)置進(jìn)氣口和排氣口，該氣室的二端為紅外線透過率高的材料， 氣室一端外設(shè)置有一光源，氣室的另一端設(shè)置有一適好能接收到光源經(jīng)氣室射來光線的紅 外線探測器，所述紅外線探測器為含有不同波段的遠(yuǎn)紅外濾光片的多窗口紅外線探測器或 氣室和紅外線探測器之間設(shè)置有更換不同波段遠(yuǎn)紅外濾光片的更換裝置，所述光源和紅外 線探測器電連接有控制主板。作為一種優(yōu)選方式，所述遠(yuǎn)紅外濾光片更換裝置上設(shè)置有在動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)或人手 更換間隔在氣室和紅外線探測器之間不同波段的遠(yuǎn)紅外濾光片，所述控制主板或還電連接 有動(dòng)力裝置。所述光源優(yōu)選脈沖輻射型鎳鉻絲光源。作為一種優(yōu)選方式，所述氣室為鋁合金拋光后內(nèi)壁鍍金的氣室。其反射系統(tǒng)高，化 學(xué)性穩(wěn)定，不會(huì)被氧化。具體的，所述氣室二端都密封粘貼有紅外線透過率高的氟化鈣光學(xué)玻璃。具體的，所述氣室的直徑為20mm，長度為240mm。氣室的直徑對測量也會(huì)造成影 響，太粗會(huì)使測量滯后，太細(xì)則降低儀器靈敏度。作為一種優(yōu)選方式，所述紅外線探測器為熱釋電探測器。其具有響應(yīng)時(shí)間快，靈敏 度高，有很寬的光譜響應(yīng)，受環(huán)境溫度影響小，阻抗高等優(yōu)點(diǎn)。所述遠(yuǎn)紅外濾光片為窄帶濾光片，濾光片的基底優(yōu)選ZnSe、Si或Ge玻璃，在 10. 6 μ m處每25mm的透過變形度小于0. 1 λ，濾光片鍍有增透膜。濾光片可以使較窄的一 段光譜透過，其透過波長與鍍層材料的折射率、厚度及層數(shù)有關(guān)。
作為一種優(yōu)選方式，所述氣室內(nèi)設(shè)置有電連接在控制主板上的氣室加熱裝置和氣 室溫度傳感器。作為一種優(yōu)選方式，所述紅外線探測器旁設(shè)置有電連接在控制主板上的紅外線探 測器加熱裝置和紅外線探測器溫度傳感器。

本發(fā)明還公開了一種結(jié)合上述多組分氣體分析儀的氣體分析檢測系統(tǒng)，包括多組 分氣體分析儀，管接多組分氣體分析儀進(jìn)氣口的采樣流量計(jì)，采樣流量計(jì)通過第一換向閥 分別管接標(biāo)準(zhǔn)氣瓶和過濾器的出口，過濾器的入口通過管接采樣泵，采樣泵的入口通過第 二換向閥分別管接空氣和煙氣采樣器，該煙氣采樣器與所需檢測的環(huán)境氣連通。本發(fā)明的光學(xué)組件的測量原理如下光學(xué)組件是基于非分散紅外吸收(NDIR)原 理探測氣體濃度的。由于分子振動(dòng)，氣體分子在紅外波段有特征吸收光譜，氣體對紅外光線 的吸收的多少取決于待測氣體的濃度。在紅外探測器前加對應(yīng)的濾光片，使探測器得到只 與氣體吸收波段對的信號值。放置不同的濾光片，便可以同時(shí)測量多組氣體。光學(xué)組件使 用的探測器是熱導(dǎo)探測器，由于熱導(dǎo)探測器僅對脈沖信號有響應(yīng)，因此紅外光源必須調(diào)制 成脈沖光，所以使用脈沖紅外光源，而不需要外加機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)制斬光片。除了對應(yīng)待測氣 體的探測器外，組件還有一個(gè)參考探測器，待測氣體在該波段沒有紅外吸收。本發(fā)明由于采用鋁合金拋光后內(nèi)壁鍍金的氣室，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，在內(nèi)表面 經(jīng)過鏡面拋光處理或再在其內(nèi)壁上鍍金，具有極其高的耐腐蝕性能，且具有非常良好的光 學(xué)性能。另外，由于端部使用活動(dòng)的端蓋，在生產(chǎn)中可使透光端蓋和樣氣容器的加工清潔分 開進(jìn)行，使其方便加工；而在使用中，一旦樣氣容器通道被污染，如粘附了灰塵或其它影響 光學(xué)性能的物質(zhì)，則可打開兩端的端蓋，進(jìn)行清洗維護(hù)，具有良好的維護(hù)性；或萬一端蓋鏡 片意外破裂，則只需更換端蓋；或樣氣容器內(nèi)部受到嚴(yán)重腐蝕，則只需更換樣氣容器，而端 蓋及其上面的鏡片可繼續(xù)使用，很好地降低了維護(hù)成本。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有能檢測多種氣體、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高(采用熱釋探 測器)、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1氣體分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1四窗口的熱釋電探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2氣體分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明氣體分析檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1如圖1、圖2，一種能同時(shí)檢測多種氣體的多組分氣體分析儀，包括鋁合金拋光后 內(nèi)壁鍍金直徑為20mm、長度為240mm的U型氣室102，氣室102的U型底設(shè)置有一相互對稱 的表面粗糙度12. 5微米的黃銅鍍金反射鏡101，其中氣室102下方二端的側(cè)壁分別設(shè)置進(jìn) 氣口 110和排氣口 103，該氣室102的二端密封粘貼有紅外線透過率高的氟化鈣光學(xué)玻璃， 氣室102 —端外設(shè)置有一脈沖輻射型鎳鉻絲光源113，氣室102的另一端設(shè)置有一適好能接收到光源113經(jīng)反射鏡101透過氣室102射來光線的四窗口的熱釋電探測器107，四窗 口的熱釋電探測器107設(shè)置有四個(gè)不同波段的遠(yuǎn)紅外濾光片窗口 115，光源113、熱釋電探 測器107和步進(jìn)電機(jī)106電連接有控制主板114，氣室102內(nèi)設(shè)置有電連接在控制主板114 上的氣室加熱裝置109和氣室溫度傳感器108，熱釋電探測器107旁設(shè)置有電連接在控制 主板114上的熱釋電探測器加熱裝置111和熱釋電探測器溫度傳感器112。四個(gè)不同波段 的遠(yuǎn)紅外濾光片窗口 115可以使較窄不同的四段光譜透過，其透過波長與鍍層材料的折射 率、厚度及層數(shù)有關(guān)，熱釋電探測器107內(nèi)有四個(gè)與遠(yuǎn)紅外濾光片窗口 115相對應(yīng)的紅外傳 感頭，該熱釋電探測器107能同時(shí)將四個(gè)紅外傳感頭感應(yīng)的信號傳送給控制主板114，并由 控制主板114計(jì)算出樣氣中不同的氣體的含量。實(shí)施例2 如圖3，一種能分時(shí)檢測多種氣體的多組分氣體分析儀，包括鋁合金拋光后內(nèi)壁鍍 金直徑為20mm、長度為240mm的U型氣室102，氣室102的U型底設(shè)置有一相互對稱的表 面粗糙度12. 5微米的黃銅鍍金反射鏡101，其中氣室102下方二端的側(cè)壁分別設(shè)置進(jìn)氣口 110和排氣口 103，該氣室102的二端密封粘貼有紅外線透過率高的氟化鈣光學(xué)玻璃，氣室 102 一端外設(shè)置有一脈沖輻射型鎳鉻絲光源113，氣室102的另一端設(shè)置有一適好能接收到 光源113經(jīng)反射鏡101透過氣室102射來光線的熱釋電探測器107，氣室102和紅外線探 測器107之間設(shè)置有遠(yuǎn)紅外濾光片更換裝置105，該遠(yuǎn)紅外濾光片更換裝置105上設(shè)置有 在步進(jìn)電機(jī)106驅(qū)動(dòng)下間隔在氣室102和熱釋電探測器107之間不同的遠(yuǎn)紅外窄帶濾光片 104，光源113、熱釋電探測器107和步進(jìn)電機(jī)106電連接有控制主板114，氣室102內(nèi)設(shè)置 有電連接在控制主板114上的氣室加熱裝置109和氣室溫度傳感器108，熱釋電探測器107 旁設(shè)置有電連接在控制主板114上的熱釋電探測器加熱裝置111和熱釋電探測器溫度傳感 器112。濾光片104的基底優(yōu)選ZnSe、Si或Ge玻璃，在10. 6 μ m處每25mm的透過變形度 小于0. 1λ，濾光片104鍍有增透膜。濾光片104可以使較窄的一段光譜透過，其透過波長 與鍍層材料的折射率、厚度及層數(shù)有關(guān)?！N結(jié)合實(shí)施例1或?qū)嵤├?的多組分氣體分析儀的氣體分析檢測系統(tǒng)，如圖4， 包括多組分氣體分析儀1，管接多組分氣體分析儀1進(jìn)氣口的采樣流量計(jì)19，采樣流量計(jì)19 通過第一換向閥16分別管接三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣瓶21和一過濾器15的出口，過濾器15的入口通 過采樣冷凝器17和采樣水氣分離器12管接采樣泵11，采樣冷凝器17上設(shè)置有采樣溫控器 14，采樣泵11的入口通過第二換向閥10分別管接空氣和煙氣采樣器4，該第二換向閥10和 煙氣采樣器4之間還依次管接有煙氣流量計(jì)13、煙氣冷凝器9和煙氣水氣分離器7，煙氣冷 凝器9上設(shè)置有煙氣溫控器8，煙氣采樣器4出口設(shè)置有煙氣加熱器5和加熱溫控器6，煙 氣采樣器4與所需檢測的環(huán)境氣連通，煙氣采樣器4還管接有對煙氣采樣器4進(jìn)行清潔的 反吹泵3和過濾器2，采樣冷凝器17、采樣水氣分離器12、煙氣冷凝器9和煙氣水氣分離器 7的液體由排水器18收集排出。氣體分析檢測系統(tǒng)的檢測方法1、零點(diǎn)校正時(shí)第一換向閥16接通過濾器15的出口，第二換向閥10接通空氣入 口，空氣經(jīng)過采樣泵11、采樣水氣分離器12、采樣冷凝器17、過濾器15、第一換向閥16、采樣 流量計(jì)19，進(jìn)入氣體分析儀1，為分析儀1進(jìn)行零點(diǎn)校正提供干凈的空氣；2、量程校正時(shí)關(guān)閉第二換向閥10，第一換向閥16接通標(biāo)準(zhǔn)氣瓶21，標(biāo)準(zhǔn)氣體經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥20、第一換向閥16、采樣流量計(jì)19后進(jìn)入氣體分析儀1，為分析儀1進(jìn)行量程校 正提供標(biāo)準(zhǔn)量程氣體；3、煙氣測量時(shí)第一換向閥16接通過濾器15的出口，第二換向閥10接通煙氣采 樣器4，煙氣在采樣泵11負(fù)壓的作用下，經(jīng)煙氣加熱器5保持高溫，以免在煙氣輸送過程中 冷凝而引起濃度變化；經(jīng)煙氣水氣分離器7、煙氣冷凝器9除去水分；經(jīng)煙氣流量控制器13 調(diào)節(jié)流量；經(jīng)過濾器15除塵后進(jìn)入氣體分析儀1。為分析儀1進(jìn)行煙氣測量提供干燥、流 量穩(wěn)定煙氣。以上是對本發(fā)明多組分氣體分析儀和相應(yīng)的氣體分析檢測系統(tǒng)進(jìn)行了闡述，用于 幫助理解本發(fā)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，任何未背離本發(fā)明原理 下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多組分氣體分析儀，其特征在于包括內(nèi)壁拋光的氣室，其中氣室二端的側(cè)壁 分別設(shè)置進(jìn)氣口和排氣口，該氣室的二端為紅外線透過率高的材料，氣室一端外設(shè)置有一 光源，氣室的另一端設(shè)置有一適好能接收到光源經(jīng)氣室射來光線的紅外線探測器，所述紅 外線探測器為含有不同波段的遠(yuǎn)紅外濾光片的多窗口紅外線探測器或氣室和紅外線探測 器之間設(shè)置有更換不同波段遠(yuǎn)紅外濾光片的更換裝置，所述光源和紅外線探測器電連接有 控制主板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀，其特征在于所述遠(yuǎn)紅外濾光片更換裝 置上設(shè)置有在動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)或人手更換間隔在氣室和紅外線探測器之間不同波段的遠(yuǎn)紅 外濾光片，所述控制主板或還電連接有動(dòng)力裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀，其特征在于所述光源為脈沖輻射型鎳 鉻絲光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀，其特征在于所述氣室為鋁合金拋光后 內(nèi)壁鍍金的氣室。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀，其特征在于所述氣室二端都密封粘貼 有紅外線透過率高的氟化鈣光學(xué)玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀，其特征在于所述氣室的直徑為20mm，長 度為MOmm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀，其特征在于所述紅外線探測器為熱釋 電探測器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀，其特征在于所述氣室內(nèi)設(shè)置有電連接 在控制主板上的氣室加熱裝置和氣室溫度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀，其特征在于所述紅外線探測器旁設(shè)置 有電連接在控制主板上的紅外線探測器加熱裝置和紅外線探測器溫度傳感器。
10.結(jié)合權(quán)利要求1所述的多組分氣體分析儀的氣體分析檢測系統(tǒng)，其特征在于包括 多組分氣體分析儀，管接多組分氣體分析儀進(jìn)氣口的采樣流量計(jì)，采樣流量計(jì)通過第一換 向閥分別管接標(biāo)準(zhǔn)氣瓶和過濾器的出口，過濾器的入口通過管接采樣泵，采樣泵的入口通 過第二換向閥分別管接空氣和煙氣采樣器，該煙氣采樣器與所需檢測的環(huán)境氣連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣體分析設(shè)備，公開了一種多組分氣體分析儀，包括內(nèi)壁拋光的氣室，其中氣室二端的側(cè)壁分別設(shè)置進(jìn)氣口和排氣口，該氣室的二端為紅外線透過率高的材料，氣室一端外設(shè)置有一光源，氣室的另一端設(shè)置有一適好能接收到光源經(jīng)氣室射來光線的紅外線探測器，所述紅外線探測器為含有不同波段的遠(yuǎn)紅外濾光片的多窗口紅外線探測器或氣室和紅外線探測器之間設(shè)置有更換不同波段遠(yuǎn)紅外濾光片的更換裝置，所述光源和紅外線探測器電連接有控制主板。本發(fā)明還公開了一種氣體分析檢測系統(tǒng)。本發(fā)明具有能檢測多種氣體、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N21/35GK102095699SQ20111002860
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者馬光明, 黃寶進(jìn) 申請人:宇星科技發(fā)展(深圳)有限公司