專利名稱：負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種紅外氣體分析儀，具體是一種負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀，該儀器可廣泛用于在線連續(xù)檢測混合氣體中CO、CO2, CH4, SO2, NO等任兩個(gè)組份的氣體濃度。
背景技術(shù)：
工業(yè)在線檢測兩個(gè)組份濃度時(shí)，一般需要兩臺單組份的分析儀器，單組份負(fù)濾波式紅外儀具有零點(diǎn)穩(wěn)定好、抗背景干擾性極強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但雙組份負(fù)濾波式紅外儀由于每個(gè)組份需要兩個(gè)濾光片，分別安裝在濾波輪的敏化室和參比室上，而雙組份就需要安裝四片濾光片。不僅成本高，而且相同組份的兩片濾光片其中心波長、帶寬指標(biāo)難于準(zhǔn)確相同，形成了參比信號與測量信號包含的光譜量不準(zhǔn)確相同，因而穩(wěn)定性和抗背景干擾性不好，限制了負(fù)濾波式紅外分析儀的發(fā)展與應(yīng)用，這也是目前缺少雙組份負(fù)濾波式紅外儀的主要原因。另一方面，負(fù)濾波式紅外分析儀都有較重的濾波輪部件，而驅(qū)動(dòng)它需要較大功率的電機(jī)，當(dāng)濾波輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)的發(fā)熱大，軸承磨損大，電機(jī)故障率高，可靠性差，這是負(fù)濾波式紅外儀可靠性差、壽命低的最關(guān)鍵的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種具有高穩(wěn)定性的負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀，該分析儀提高了雙組份儀器的穩(wěn)定性和抗背景干擾性及提高濾波輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的可靠性。本實(shí)用新型所述的負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀，包括光源，設(shè)置在光源前端的濾波輪，濾波輪由濾波輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)，在濾波輪后對應(yīng)位置設(shè)置氣室，氣室包括樣氣進(jìn)口和樣氣出口 ；在氣室末端設(shè)有檢測器，檢測器與信號放大及處理電路相連；其特征在于在光源和濾波輪之間設(shè)有與濾波輪同軸的切光片，切光片由與其相連的切光片驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)，在切光片上沿圓周方向均勻設(shè)有兩組濾光片，在濾波輪設(shè)有與兩組濾光片配合的兩個(gè)組份參比室。上述切光片一側(cè)設(shè)有光電開關(guān)，該光電開關(guān)與處理電路中的PLC相連。本實(shí)用新型中的濾波輪不需連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而是由單片機(jī)定時(shí)切換濾波輪上的氣室位置。兩個(gè)組份的濾光片安裝在切光片上，由切光片驅(qū)動(dòng)電機(jī)連續(xù)驅(qū)動(dòng)切光片轉(zhuǎn)動(dòng)。光路采用共模設(shè)計(jì)，即兩個(gè)組份的任一組份的測量光信號和參比光信號是使用同一光源，同一氣室、 同一濾光片、同一檢測器。儀器的電信號處理也采用共模設(shè)計(jì)，即所有電信號經(jīng)過同一放大器、單片機(jī)的硬件處理。共模的含義是使任一組份的測量信號誤差和參比信號誤差按同一比例變化，并以參比信號與測量信號的比例作為成份變量而保證消除不穩(wěn)定誤差影響。


3[0008]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是切光片示意圖，圖3是濾波輪示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀，包括光源2，設(shè)置在光源前端的濾波輪6，濾波輪6由濾波輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)7帶動(dòng)，在濾波輪6后對應(yīng)位置設(shè)置氣室 10，氣室10包括樣氣進(jìn)口 8和樣氣出口 9 ；在氣室10末端設(shè)有檢測器11，檢測器11與信號放大及處理電路相連；在光源2和濾波輪6之間設(shè)有與濾波輪同軸的切光片4 (圖2)，切光片4由與其相連的切光片驅(qū)動(dòng)電機(jī)1帶動(dòng)，在切光片4上沿圓周方向均勻設(shè)有兩組濾光片 (圖3)，在濾波輪6設(shè)有與兩組濾光片配合的兩個(gè)組份參比室以及一個(gè)敏化室12。本實(shí)用新型的工作特點(diǎn)(1)提高雙組份儀器穩(wěn)定性及抗背景干擾性的措施由于負(fù)濾波原理要求某組份的測量信號V3m和參比信號^是由相同光譜特征即同一濾光片的光所產(chǎn)生的信號。故兩個(gè)組份只能用四個(gè)濾光片。本實(shí)用新型增設(shè)了切光片， 濾光片安裝在切光片上，只需兩個(gè)濾光片與濾波輪的兩個(gè)組份參比室配合，就可以測得兩個(gè)組份的參比信號V1 _和\參，同時(shí)與濾波輪的敏化室配合，又可以測得兩個(gè)組份的測量信號vl3^nv23M。通過計(jì)算公式可計(jì)算出雙組份成份濃度。因?yàn)楸緦?shí)用新型的雙組份負(fù)濾波式儀器每個(gè)組份只用一個(gè)濾光片，測量信號與參比信號光譜完全相同，因而影響穩(wěn)定性的誤差和背景氣體的干擾誤差在濃度計(jì)算時(shí)分子、分母同時(shí)變化可以抵消，從而提高儀器的穩(wěn)定性和抗背景干擾性能。(2)提高儀器可靠性的技術(shù)措施負(fù)濾波式紅外儀必須要有可切換測量與參比信號的濾波輪，驅(qū)動(dòng)濾波輪電機(jī)的發(fā)熱及軸承磨損是降低可靠性的主要原因。而產(chǎn)生這些現(xiàn)象的關(guān)鍵在于電機(jī)高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所造成的。本實(shí)用新型由于增設(shè)了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)切光的切光片，從而不需要濾波輪連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行切光。而濾波輪測量和參比信號的切換只需定時(shí)，一般幾個(gè)小時(shí)切換一次就可以了，本實(shí)用新型用于驅(qū)動(dòng)濾波輪的電機(jī)只需定時(shí)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度就可以完成測量與參比信號的切換。因此，濾波輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)也不會(huì)發(fā)熱，軸承的磨損也大大減少，從而提高了負(fù)濾波式紅外儀的可靠性。當(dāng)濾波輪的敏化室透光時(shí)，通過切光片連續(xù)旋轉(zhuǎn)切光，探測器輸出信號分別是組份 1的測量信號Vi3m和組份2的測量信號V23m，當(dāng)濾波輪組份1的參比室透光時(shí)，通過切光片切光，探測器輸出組份1的參比信號 V1 _和組份2波長的光穿過組份1參比室的無用信號V”，當(dāng)濾波輪組份2的參比室透光時(shí)，通過切光片切光，探測器輸出組份2的參比信號和組份1波長的光穿過組份2參比室的無用信號Vi_2濃度計(jì)算公式為組份
權(quán)利要求1.一種負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀，包括光源(2)，設(shè)置在光源前端的濾波輪 (6)，濾波輪(6)由濾波輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)帶動(dòng)，在濾波輪(6)后對應(yīng)位置設(shè)置氣室(10)，氣室 (10)包括樣氣進(jìn)口(8)和樣氣出口(9)；在氣室(10)末端設(shè)有檢測器(11)，檢測器(11)與信號放大及處理電路相連；其特征在于在光源(2)和濾波輪(6)之間設(shè)有與濾波輪同軸的切光片(4)，切光片(4)由與其相連的切光片驅(qū)動(dòng)電機(jī)(1)帶動(dòng)，在切光片(4)上均勻設(shè)有兩組濾光片，在濾波輪(6)設(shè)有與兩組濾光片配合的兩個(gè)組份參比室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀，其特征在于在切光片(4) 一側(cè)設(shè)有光電開關(guān)，該光電開關(guān)與處理電路中的PLC相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀，其特征在于在濾波輪(6) 設(shè)有敏化室。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種負(fù)濾波式雙組份紅外氣體分析儀，其在光源和濾波輪之間設(shè)有與濾波輪同軸的切光片，切光片由與其相連的切光片驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)，在切光片上沿圓周方向均勻設(shè)有兩組濾光片，在濾波輪設(shè)有與兩組濾光片配合的兩個(gè)組份參比室。本實(shí)用新型通過定時(shí)切換濾波輪分別使濾波輪的敏化室和兩個(gè)組份的參比室依次切入光路，與切光片不停的旋轉(zhuǎn)配合而分別形成兩個(gè)組份的測量和參比光信號。通過單片機(jī)計(jì)算可同時(shí)取得雙組份濃度值。儀器只需兩個(gè)濾光片及通過定時(shí)改變?yōu)V波輪的切換時(shí)間可達(dá)到零點(diǎn)漂移小的高穩(wěn)定性。
文檔編號G01N21/27GK202330271SQ20112042806
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者索紀(jì)文 申請人:南京智達(dá)分析儀器有限公司