專利名稱：氣態(tài)物質(zhì)的分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及二氧化硫的檢測，特別涉及利用紫外熒光檢測技術(shù)去檢測氣態(tài)物質(zhì)的裝置。
背景技術(shù)：
二氧化硫是一種無色的有毒氣體，濃度較低時沒有氣味，在濃度達(dá)到約I. 5mg/m3時會出現(xiàn)刺鼻味。二氧化硫主要來源為石油、煤炭中含有的硫燃燒后轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸蚺湃氪髿?。二氧化硫是空氣中的一種主要污染成分，據(jù)報道，中國目前每年因二氧化硫和酸雨污染，對生態(tài)環(huán)境和人體健康影響造成的經(jīng)濟(jì)損失在1100億元人民幣左右。人在吸收二氧化硫后可使呼吸系統(tǒng)功能受損，加重已有的呼吸系統(tǒng)疾病及心血管病。對易受影響人群，除肺部功能改變外，還伴有一些如喘氣、氣促、咳嗽等明顯癥狀，并由此導(dǎo)致死亡率上升。近年 來，對二氧化硫等有害氣體污染的控制，治理力度越來越大，這其中準(zhǔn)確、及時的檢測手段是治理污染的前提。汞是劇毒的物質(zhì)，即使環(huán)境中的汞含量很低，也會通過食物鏈累積到人體中，從而危害人體健康。因此，需要檢測大氣(或煙氣)中的汞含量。目前，通常采用紫外熒光分析技術(shù)檢測空氣中的氣態(tài)物質(zhì)，如二氧化硫、氣態(tài)汞。紫外熒光分析技術(shù)具有測量精度高、靈敏度高、測量值穩(wěn)定、儀器維護(hù)量小、可進(jìn)行連續(xù)自動在線監(jiān)測等優(yōu)點。所述紫外熒光技術(shù)的原理為待測氣態(tài)物質(zhì)的分子接受特定波長紫外線能量成為激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)分子在返回低能態(tài)時會產(chǎn)生特征熒光，通過測量特征熒光的強(qiáng)度來確定待測氣態(tài)物質(zhì)的濃度。圖I示意性地給出了中國專利CN2722239Y中二氧化硫分析裝置的基本結(jié)構(gòu)圖，如圖I所示，所述分析裝置包括紫外光源I、反應(yīng)室5、光電倍增管4、參考探測器6以及信號處理單元，在所述反應(yīng)室5上設(shè)置有進(jìn)氣口 2、出氣口 3。參考探測器6設(shè)置在光源11發(fā)出的測量光的光路上，用于檢測光源11的變化，輸出端連接信號處理單元，但隨之帶來了影響測量的雜散光。為了減少反應(yīng)室5內(nèi)雜散光對測量的影響，反應(yīng)室5的側(cè)部設(shè)置成錐形結(jié)構(gòu)。該分析裝置的工作過程為紫外光源I發(fā)出的測量光射入所述反應(yīng)室5內(nèi)，反應(yīng)室5內(nèi)待測氣體中的二氧化硫被所述測量光激發(fā)并發(fā)出熒光，所述光電倍增管4接收所述熒光，并轉(zhuǎn)換為電信號，信號處理單元處理所述電信號、參考探測器傳送來的光源I的光強(qiáng)，從而獲知待測氣體中二氧化硫的含量。專利JP7-318427、EP0281963公開了和上述分析裝置類似的裝置。上述技術(shù)方案主要有以下不足I、錐形結(jié)構(gòu)僅在一定程度上減小了雜散光對測量的影響，但還無法完全避免。2、由于要在反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行消光處理，決定了反應(yīng)室的體積較大、不便維護(hù)。3、由于熒光處于紫外波段，而且很微弱，因此上述技術(shù)方案都是通過光電倍增管檢測，而光電倍增管價格昂貴，易損壞。
實用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本實用新型提供一種成本低、便于維護(hù)、測量準(zhǔn)確度高的氣態(tài)物質(zhì)的分析裝置。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的氣態(tài)物質(zhì)的分析裝置，所述分析裝置包括光源，所述光源發(fā)出的測量光射入反應(yīng)室內(nèi)；反應(yīng)室，所述反應(yīng)室內(nèi)的待測氣態(tài)物質(zhì)被所述測量光激發(fā)，發(fā)出熒光；所述反應(yīng)室具有出射窗口，射入所述反應(yīng)室內(nèi)的所述測量光從所述出射窗口出射；氣體置換模塊，包括設(shè)置在所述反應(yīng)室上的進(jìn)氣口和出氣口 ； 第一探測器，所述第一探測器用于將接收到的所述熒光轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元；第二探測器，所述第二探測器用于將接收到的所述光源的初始光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元；信號處理單元，所述信號處理單元用于處理所述第一探測器和第二探測器傳送來的電信號，從而得出所述待測氣態(tài)物質(zhì)的含量。根據(jù)上述的分析裝置，可選地，所述分析裝置進(jìn)一步包括消光模塊，所述消光模塊用于對從所述出射窗口出射的光進(jìn)行消光處理。根據(jù)上述的分析裝置，優(yōu)選地，所述消光模塊包括反射面，所述反射面用于將從所述出射窗口出射的光反射到至少兩塊消光板上；至少兩塊消光板，所述至少兩塊消光板的非安裝端的端面高度不一。根據(jù)上述的分析裝置，優(yōu)選地，所述消光模塊包括至少兩塊消光板，所述至少兩塊消光板與所述出射窗口的夾角為銳角，所述至少兩塊消光板的非安裝端的端面圍成一圓錐面。根據(jù)上述的分析裝置，優(yōu)選地，所述至少兩塊消光板的非安裝端具有毛刺表面。根據(jù)上述的分析裝置，可選地，所述分析裝置進(jìn)一步包括光轉(zhuǎn)換模塊，所述光轉(zhuǎn)換模塊用于將所述熒光轉(zhuǎn)換為可見光或近紅外光；所述第一探測器用于將所述可見光或近紅外光轉(zhuǎn)換為電信號。根據(jù)上述的分析裝置，可選地，所述第一探測器采用APD、PIN管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的有益效果為I、第二探測器設(shè)置在光源的一側(cè)，可直接檢測光源出射光的強(qiáng)度，完全避免了因其安裝位置帶來的雜散光對測量的影響，提高了測量的準(zhǔn)確度。2、為了消除測量光產(chǎn)生的雜散光影響，讓測量光射出反應(yīng)室，以便在外部對射出的測量進(jìn)行消光處理，可選擇現(xiàn)有技術(shù)中的多種消光方式，有助于減小反應(yīng)室的體積，設(shè)置在反應(yīng)室外部的消光模塊也便于維護(hù)。3、通過轉(zhuǎn)換，是紫外熒光轉(zhuǎn)換為可見光或近紅外管，從而使用APD、PIN等常規(guī)的低成本探測器的應(yīng)用成為現(xiàn)實。

參照附圖，本實用新型的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是這些附圖僅僅用于舉例說明本實用新型的技術(shù)方案，而并非意在對本實用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中圖I是現(xiàn)有技術(shù)中二氧化硫分析裝置的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2是實施例I的氣態(tài)物質(zhì)的分析裝置的基本結(jié)構(gòu)圖；圖3是實施例I的氣態(tài)物質(zhì)的分析方法的流程圖；圖4是實施例2中消光模塊的剖視圖；圖5是實施例3中消光模塊的剖視圖。
具體實施方式
圖2-5和以下說明描述了本實用新型的可選實施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如 何實施和再現(xiàn)本實用新型。為了教導(dǎo)本實用新型技術(shù)方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本實用新型的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本實用新型的多個變型。由此，本實用新型并不局限于下述可選實施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。實施例I :圖2示意性地給出了本實施例的氣態(tài)物質(zhì)的分析裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，所述分析裝置包括光源11，所述光源發(fā)出的測量光射入反應(yīng)室21內(nèi)，所述測量光包含的波長對應(yīng)于待測氣態(tài)物質(zhì)(如二氧化硫、氣態(tài)汞等)的吸收譜線。所述光源11可采用紫外燈、激光器
坐寸O反應(yīng)室21，所述反應(yīng)室21內(nèi)容納待測氣態(tài)物質(zhì)，待測氣態(tài)物質(zhì)被所述測量光激發(fā)出紫外熒光。所述反應(yīng)室21上設(shè)置有窗口片41、42，便于所述測量光的入射和出射，同時用于隔離反應(yīng)室21和外界。氣體置換模塊，包括設(shè)置在所述反應(yīng)室上的進(jìn)氣口 31和出氣口 32，從而不斷置換所述反應(yīng)室21內(nèi)的待測氣態(tài)物質(zhì)。第一探測器61，所述第一探測器61用于將接收到的所述紫外熒光轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元。第二探測器81設(shè)置在所述光源11的側(cè)部，用于直接檢測光源11出射光的初始強(qiáng)度，并傳送到所述信號處理單元71。信號處理單元71，所述信號處理單元71利用熒光分析技術(shù)處理所述第一探測器61、第二探測器81傳送來的電信號，從而獲知反應(yīng)室內(nèi)待測氣態(tài)物質(zhì)的含量?？蛇x地，所述分析裝置進(jìn)一步包括消光模塊，用于對從窗口片42出射的光進(jìn)行消光處理。所述消光模塊采用消光錐等結(jié)構(gòu)，消光錐等消光結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。可選地，所述窗口片42接觸待測氣態(tài)物質(zhì)的一側(cè)具有對所述測量光有增透作用的材料，如采用增透膜?？蛇x地，所述窗口片42背對待測氣態(tài)物質(zhì)的一側(cè)具有對所述反應(yīng)室外的光有增反作用的材料，如采用增反膜?？蛇x地，所述分析裝置進(jìn)一步包括光轉(zhuǎn)換模塊51，該光轉(zhuǎn)換模塊51設(shè)置在測量光路的側(cè)部，用于將所述紫外熒光轉(zhuǎn)換為可見光或近紅外光，第一探測器61將接收到的所述可見光或近紅外光轉(zhuǎn)換為電信號。所述光轉(zhuǎn)換模塊51可采用稀土材料或鋁酸鹽材料，光轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%以上?？蛇x地，所述第一探測器61采用APD、PIN等較便宜的光電探測器接收可見光或近紅外光。圖3示意性地給出了本實施例的氣態(tài)物質(zhì)的分析方法的流程圖。如圖3所示，所述分析方法包括以下步驟(Al)光源發(fā)出的測量光進(jìn)入反應(yīng)室內(nèi)，并從出射窗口出射；所述測量光包含的波長對應(yīng)于待測氣態(tài)物質(zhì)(如二氧化硫、氣態(tài)汞等)的吸收譜線。所述光源可采用紫外燈、激光器等。 第二探測器將接收到的所述光源的初始光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元;(A2)反應(yīng)室內(nèi)的待測氣態(tài)物質(zhì)被所述測量光激發(fā)，發(fā)出紫外熒光；(A3)第一探測器將接收到的所述紫外熒光轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元;(A4)信號處理單元利用熒光分析技術(shù)處理所述第一探測器和第二探測器傳送來的電信號，從而獲知待測氣態(tài)物質(zhì)(如二氧化硫、氣態(tài)汞等)的含量?？蛇x地，上述分析方法還進(jìn)一步包括步驟(BI)對從所述出射窗口出射的光進(jìn)行消光處理。具體消光方式是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述?？蛇x地，利用光轉(zhuǎn)換模塊將所述紫外熒光轉(zhuǎn)換為可見光或近紅外光，所述第一探測器將所述可見光或近紅外光轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元。所述光轉(zhuǎn)換模塊可采用稀土或鋁酸鹽材料，光轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%。所述紫外熒光被光轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為可見光或近紅外光；根據(jù)本實用新型實施例達(dá)到的益處在于第二探測器設(shè)置在光源的側(cè)部，直接檢測光源出射光的初始強(qiáng)度，完全避免了因安裝位置所帶來的雜散光對測量的影響。對從反應(yīng)室出射的測量光進(jìn)行消光處理，有效地減小了反應(yīng)室的體積，也有效地了提高了消光的效果。實施例2 根據(jù)實施例I的分析裝置和方法在大氣中二氧化硫檢測中的應(yīng)用例。光源采用氙燈或汞燈或氘燈，所述光源發(fā)出的測量光的波長包括對應(yīng)于二氧化硫吸收譜線的波長，如214nm。二氧化硫被測量光中波長為214nm的光激發(fā)出熒光，該熒光的波長為330nm。采用稀土材料將所述熒光轉(zhuǎn)換為波長為紅色可見光，并采用APD檢測該可見光。圖4示意性地給出了本實施例的消光模塊的剖視圖。如圖4所示，所述消光模塊包括反射面91，所述反射面91用于將從出射窗口 41出射的光反射到至少兩塊消光板92上；所述反射面91可采用反射鏡，如平面反射鏡。至少兩塊消光板92，所述至少兩塊消光板92的非安裝端的端面的高度不一，呈現(xiàn)出圓弧面等曲面，消光板92之間具有間隙，光在所述消光板92之間來回反射，從而提高消光效果。可選地，所述至少兩塊消光板92的非安裝端的端面具有毛刺表面，進(jìn)一步地，所述端面還具有消光層，起到了更好的消光效果。實施例3 根據(jù)實施例I的分析裝置和方法在大氣中氣態(tài)汞檢測中的應(yīng)用例。光源采用氙燈或汞燈或氘燈，所述光源發(fā)出的測量光的波長包括對應(yīng)于氣態(tài)汞的吸收譜線的波長，如254nm。氣態(tài)汞被測量光中波長為254nm的光激發(fā)出熒光，該熒光的波長為254nm。采用鋁酸鹽材料將所述熒光轉(zhuǎn)換為波長為紅色的可見光，并采用PIN檢測該可見光。圖5示意性地給出了本實施例的消光模塊的剖視圖。如圖5所示，所述消光模塊包括 至少兩塊消光板92，所述至少兩塊消光板92與出射窗口 41的夾角為銳角，所述至少兩塊消光板92的非安裝端的端面圍成一圓錐面，消光板92之間具有間隙，光在所述消光板92之間來回反射，從而提高消光效果?？蛇x地，所述至少兩塊消光板92的非安裝端的端面具有毛刺表面，進(jìn)一步地，所述端面還具有消光層，起到了更好的消光效果。
權(quán)利要求1.氣態(tài)物質(zhì)的分析裝置，所述分析裝置包括 光源，所述光源發(fā)出的測量光射入反應(yīng)室內(nèi)； 反應(yīng)室，所述反應(yīng)室內(nèi)的待測氣態(tài)物質(zhì)被所述測量光激發(fā)，發(fā)出熒光；所述反應(yīng)室具有出射窗口，射入所述反應(yīng)室內(nèi)的所述測量光從所述出射窗口出射； 氣體置換模塊，包括設(shè)置在所述反應(yīng)室上的進(jìn)氣口和出氣口； 第一探測器，所述第一探測器用于將接收到的所述熒光轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元； 第二探測器，所述第二探測器用于將接收到的所述光源的初始光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元； 信號處理單元，所述信號處理單元用于處理所述第一探測器和第二探測器傳送來的電信號，從而得出所述待測氣態(tài)物質(zhì)的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置，其特征在于所述分析裝置進(jìn)一步包括 消光模塊，所述消光模塊用于對從所述出射窗口出射的光進(jìn)行消光處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分析裝置，其特征在于所述消光模塊包括 反射面，所述反射面用于將從所述出射窗口出射的光反射到至少兩塊消光板上； 至少兩塊消光板，所述至少兩塊消光板的非安裝端的端面高度不一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分析裝置，其特征在于所述消光模塊包括 至少兩塊消光板，所述至少兩塊消光板與所述出射窗口的夾角為銳角，所述至少兩塊消光板的非安裝端的端面圍成一圓錐面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的分析裝置，其特征在于所述至少兩塊消光板的非安裝端具有毛刺表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置，其特征在于所述分析裝置進(jìn)一步包括 光轉(zhuǎn)換模塊，所述光轉(zhuǎn)換模塊用于將所述熒光轉(zhuǎn)換為可見光或近紅外光； 所述第一探測器用于將所述可見光或近紅外光轉(zhuǎn)換為電信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置，其特征在于所述第一探測器采用APD、PIN管。
專利摘要本實用新型提供了一種氣態(tài)物質(zhì)的分析裝置，具體包括光源，所述光源發(fā)出的測量光射入反應(yīng)室內(nèi)；反應(yīng)室，所述反應(yīng)室內(nèi)的待測氣態(tài)物質(zhì)被所述測量光激發(fā)，發(fā)出熒光；所述反應(yīng)室具有出射窗口，射入所述反應(yīng)室內(nèi)的所述測量光從所述出射窗口出射；氣體置換模塊，包括設(shè)置在所述反應(yīng)室上的進(jìn)氣口和出氣口；第一探測器，所述第一探測器用于將接收到的所述熒光轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元；第二探測器，所述第二探測器用于將接收到的所述光源的初始光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到信號處理單元；信號處理單元，所述信號處理單元用于處理所述第一探測器和第二探測器傳送來的電信號，從而得出所述待測氣態(tài)物質(zhì)的含量。本實用新型具有測量準(zhǔn)確度高、方便維護(hù)、成本低的等優(yōu)點。
文檔編號G01N21/64GK202599837SQ20112057762
公開日2012年12月12日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者張良, 葉顯君, 黃偉, 葉華俊, 王健 申請人:聚光科技(杭州)股份有限公司, 杭州聚光環(huán)?？萍加邢薰?br>