本實用新型屬于氣體檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于紫外吸收光譜和氧氣傳感器的煙氣分析儀。
背景技術(shù)：
隨著我國對環(huán)保事業(yè)的重視，近兩年來，國家急需用于污染源監(jiān)測的分析儀器。作為污染源自動監(jiān)測產(chǎn)品站的核心設備，氣體分析儀在整個監(jiān)測過程中有著舉足輕重的作用。其中，煙氣分析儀利用被測氣體在特定紫外光譜的吸收，即紫外波段差分吸收光譜(DOAS)來測定氣體的濃度。該項技術(shù)在環(huán)保氣體監(jiān)測領(lǐng)域有著成熟的應用和廣泛的市場，差分吸收光譜的工作原理是利用分子的窄帶吸收光譜來辨別氣體的成分，通過其吸收譜的強度推導被測氣體的濃度。與紅外光譜相比，紫外光譜對于氣體的區(qū)分度更高，因此紫外光譜常用于對硫化物和氮化物氣體濃度的在線測量。
差分吸收光譜連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理為：高功率氙弧發(fā)射光源發(fā)射紫外、可見光譜，然后經(jīng)過透凸鏡擴散為能量均勻的平行光束通過充滿被測試樣的測量室，在測量室的另一端利用另一個凸透鏡將接收光譜聚焦，由于氣體分子的吸收作用，接收光譜與發(fā)射光譜相比產(chǎn)生能量損失，這樣可以用紫外光譜儀將被吸收后的光譜采集。獲得足夠的數(shù)據(jù)后，就可以建立起吸收光譜數(shù)據(jù)庫，通過吸收光譜與參比光譜對照，由計算機進行數(shù)據(jù)處理，可以對被測氣體成分作定性分析；通過測量光譜吸收強度，可以定量計算出被測氣體的濃度。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
本實用新型的目的是提出一種煙氣分析儀，以解決煙氣快速檢測的問題。
(二)技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出一種煙氣分析儀，分析儀包括信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、整機供電系統(tǒng)和外設模塊；其中，
信息采集系統(tǒng)用于煙氣信息的采集，包括光譜采集系統(tǒng)和氧氣傳感器；光譜采集系統(tǒng)用于采集氣體吸收光譜數(shù)據(jù)；氧氣傳感器用于采集氧氣濃度數(shù)據(jù)；信息采集系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至信息處理系統(tǒng)；
信息處理系統(tǒng)用于對外設模塊進行控制以及對信息采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行濃度解算處理，包括工控機和觸控顯示屏；工控機用于對外設模塊進行控制以及對信息采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行濃度解算處理；觸控顯示屏用于向工控機輸入對外設模塊的控制參數(shù)，并對工控機的數(shù)據(jù)處理結(jié)果進行顯示；
整機供電系統(tǒng)用于對整機提供直流供電；
外設模塊包括電平控制模塊、氧氣傳感器轉(zhuǎn)接電路和電流環(huán)模塊；電平控制模塊用于控制信息采集系統(tǒng)中光源的參數(shù)；氧氣傳感器轉(zhuǎn)接電路用于對氧氣傳感器進行供電并將氧氣傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至工控機；電流環(huán)模塊用于獲取工控機的控制參數(shù)，并將信息采集系統(tǒng)采集到的濃度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電流信號進行輸出。
進一步地，整機供電系統(tǒng)包括防浪涌模塊、直流轉(zhuǎn)換模塊和電源轉(zhuǎn)接板；防浪涌模塊用于整機供電的浪涌保護；直流轉(zhuǎn)換模塊用于將市電電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；電源轉(zhuǎn)接板用于將直流電壓分別提供至信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和外設模塊。
進一步地，直流轉(zhuǎn)換模塊為220V-12V直流轉(zhuǎn)換模塊。
進一步地，光譜采集系統(tǒng)包括發(fā)光模塊、多次反射式樣品池和光譜儀；發(fā)光模塊用于提供紫外波段的發(fā)射光源；多次反射式樣品池用于被測氣體的紫外光譜吸收；光譜儀用于接收光譜信息并將光譜信息轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送至工控機。
進一步地，發(fā)光模塊包括高壓驅(qū)動模塊和作為光源的氙燈；高壓驅(qū)動模塊用于驅(qū)動氙燈按照電平控制模塊給定的頻率參數(shù)進行發(fā)光。
進一步地，多次反射式樣品池通過多模光纖與光譜儀連接。
進一步地，工控機通過USB接口與光譜儀連接。
進一步地，工控機通過串口與外設模塊連接。
進一步地，工控機為x86小型工控機。
(三)有益效果
本實用新型提出的煙氣分析儀能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣的快速檢測且便于攜帶，方便使用。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例的煙氣分析儀整機結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。
本實施例提出的煙氣分析儀包括信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、整機供電系統(tǒng)和外設模塊，如圖1所示。該煙氣分析儀能夠?qū)崿F(xiàn)對SO2、NO及O2氣體的實時測量。
信息采集系統(tǒng)用于實現(xiàn)對紫外波段SO2和NO的吸收光譜以及O2氣體濃度的采集，包括光譜采集系統(tǒng)和氧氣傳感器。光譜采集系統(tǒng)包括發(fā)光模塊、多次反射式樣品池和光譜儀。其中，發(fā)光模塊包括高壓驅(qū)動模塊和作為光源的氙燈，高壓驅(qū)動模塊驅(qū)動氙燈按照電平控制模塊給定的頻率參數(shù)進行發(fā)光。氙燈直接固定在多次反射式樣品池上，與之剛性連接，發(fā)出的紫外波段的光譜直接傳送到多次反射池內(nèi)部。多次反射式樣品池用于被測氣體的紫外光譜吸收。光譜儀用于接收光譜信息并將光譜信息轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送至信息處理系統(tǒng)的x86小型工控機。氧氣傳感器單獨實現(xiàn)對氧氣濃度的測量。
實際測量過程中，被測氣體由進氣口經(jīng)面板式流量計通入樣品池內(nèi)部，在樣品池內(nèi)部循環(huán)的過程中充斥到多次反射式樣品池內(nèi)部，多次反射光路上傳播的紫外波段光譜立即產(chǎn)生吸收信號，由多模光纖傳輸?shù)焦庾V儀內(nèi)部并轉(zhuǎn)換為電信號，通過線纜直接傳送到x86小型工控機內(nèi)部信息處理程序進行SO2和NO濃度解算。隨后被測氣體流經(jīng)氧氣測量氣室，由氧氣電化學傳感器進行氧氣濃度的測量，并將氧氣濃度信息傳輸?shù)絰86小型工控機內(nèi)部進行校準并輸出。x86小型工控機通過外設模塊實現(xiàn)對氧氣傳感器的供電與控制。
信息處理系統(tǒng)的x86小型工控機通過USB接口與光譜儀連接，實現(xiàn)對光譜儀內(nèi)部參數(shù)的設定預讀取，并實時采集紫外光譜信息；通過串口與外設模塊連接，用于對外設模塊進行控制以及對信息采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行濃度解算處理，實現(xiàn)SO2和NO濃度解算和三種被測氣體測量結(jié)果的觸控屏顯示。觸控顯示屏用于向x86小型工控機輸入對外設模塊的控制參數(shù)，并對x86小型工控機的數(shù)據(jù)處理結(jié)果進行顯示。
整機供電系統(tǒng)包括防浪涌模塊、直流轉(zhuǎn)換模塊和電源轉(zhuǎn)接板。防浪涌模塊用于整機供電的浪涌保護，直流轉(zhuǎn)換模塊為220V-12V直流轉(zhuǎn)換模塊，用于將220V市電電壓轉(zhuǎn)換為12V直流電壓，電源轉(zhuǎn)接板用于將12V直流電壓分別提供至信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和外設模塊。
外設模塊包括電平控制模塊、氧氣傳感器轉(zhuǎn)接電路和電流環(huán)模塊。電平控制模塊用于控制信息采集系統(tǒng)中光源的的頻率信號輸入，按照程序要求控制光源的發(fā)光狀態(tài)，使之與光譜儀參數(shù)相匹配。氧氣傳感器轉(zhuǎn)接電路用于對氧氣傳感器進行供電并將氧氣傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至x86小型工控機，電流環(huán)模塊用于獲取x86小型工控機的控制參數(shù)，并將信息采集系統(tǒng)采集到的氣體濃度信息轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號進行輸出。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。