專利名稱：紅外二氧化硫氣體分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種環(huán)境監(jiān)測中的利用紅外技術對氣體中二氧化硫含量進行檢測的氣體分析儀器。
目前，二氧化硫氣體分析儀在環(huán)境監(jiān)測中應用較為普遍。該儀器種類很多，就其原理來分有定電位電解法、碘量法、電導率法。長期使用結(jié)果表明該類儀器存在不足之處。例如定電位電解法中使用的電化學傳感器壽命有一年期限，通常為二年，無論使用與否必須更換，而該傳感器系國外產(chǎn)品，價格昂貴。電導率法、碘量法在使用前必須配制各自必須的電導液、碘標準液，故使用不方便。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的技術缺點，提供一種精度高、壽命長，使用方便，不僅可以作為短時間采樣分析，也可以作長期在線檢測的二氧化硫分析儀。
實現(xiàn)上述目的主要技術方案是該紅外二氧化硫氣體分析儀包含有-紅外光源5，該光源在單片機25控制下能發(fā)出紅外脈沖光，它置于測量氣室10的一端；-測量氣室10，該氣室為中空狀圓柱體，設有進氣嘴23和出氣嘴24，抽氣泵26與出氣嘴相連，進氣嘴與待測氣體相連；-光學系統(tǒng)，設置于測量氣室10兩端、并將所述的紅外脈沖光變成平行光束的透鏡組；只能透射7．3±0．1μm波長紅外光的分光鏡16，該分光鏡置于測量氣室10的另一端，只允許7．3±0．1μm波長紅外光通過的濾光片17置于分光鏡16之后，經(jīng)濾光片17通過的7．3±0．1μm波長紅外光經(jīng)紅外探測器18轉(zhuǎn)變成電信號輸入單片機；經(jīng)分光鏡16反射的其余波長紅外光經(jīng)紅外探測器19轉(zhuǎn)變成電信號輸入單片機；-單片機，它與紅外光源5、抽氣泵26、紅外探測器相連。
本實用新型主要由光學探頭及單片機系統(tǒng)組成，其特征在于光學探頭由紅外光源5、測量氣室10、分光鏡6、反射鏡20、濾光片17、和紅外探測器18、19組成。該紅外光源5是一種約外脈沖光。測量氣室10采用超硬鋁拋光制成中空狀園柱體，內(nèi)壁噴涂黑色聚四氟己乙烯。分光鏡16是一種特殊的，只允許7．3±0．1μm波長的光信號透射光學鏡片。其余波長的光信號反射。反射鏡20對所有波長信號完全反射，濾光片17是一種窄帶濾光片，只允許7．3±0．1μm光信號通過，紅外探測器18、19為高性能溫差電堆探測器，對1-12μm的光信號均勻響應，并將其換成電信號。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的關鍵在于根據(jù)二氧化硫氣體在紅外線波段內(nèi)7．3±0．1μm處有特征吸收峰的原理，設計了上述光學探頭。
在該光學探頭中，用電子調(diào)制的紅外脈沖光源替代一目前通常使用的機械切光的紅外光源，由于沒有活動部件，光學探頭使用壽命得到了大幅度提高，由于采用了光源調(diào)制技術，其他干擾光源(例如自然光)對測量信號的影響完全消除。
在該光學探頭中，設計了一個氣室，而目前氣體紅外吸收測量方法都是采用測量氣室和參比氣室二個氣室。由于少了一個氣室，其結(jié)構(gòu)變得簡單。
該光學探頭中，采用了由反射鏡和分光鏡組成的分光系統(tǒng)。將通過測量氣室后的一束光分解測量光束和參比光束。從而可以實現(xiàn)測量信號的參比處理，消除了紅外光源輻射功率變化引起的測量誤差。
由于采用了上述技術，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，檢測精度高，可以用于在線檢測。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例用進一步描述。


圖1是本實用新型的系統(tǒng)框圖。
圖2是本實用新型的光學探頭圖。
圖中標號如下1．光學探頭基座10．測量所室19．紅外探測器2．壓緊片 11．鎖緊螺母20．反光鏡3．平透鏡 12．物鏡座 21．光學探頭基座4．物鏡13．物鏡22．壓緊片5．紅外光源14．墊圈23．進氣嘴6．物鏡座 15．平透鏡 24．出氣嘴7．墊圈16．分光鏡 25．單片機
8．邊接筒17．濾光片 26．抽氣泵9．鎖緊螺母 18．紅外探測器如圖1所示，本實用新型由兩部份組成。一部分為光學探頭，其作用是將待測氣體濃度信號轉(zhuǎn)換為電信號。一部分為單片機和抽氣泵，抽氣泵使待測氣體連續(xù)通過測量氣室。單片機將光學探頭輸出信號進行處理得出二氧化硫氣體濃度值。由于單片機屬于技術常識，其具體電路設計對該技術領域的普通技術人員而言，是顯而易見的，故本文未對單片機展開說明。
如圖2所示，根據(jù)權利要求1所述的紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于所述透鏡組為兩組，分別置于測量氣室10兩端的光學探頭基座1、21內(nèi)，每組透鏡組由物鏡4、13和平透鏡3、15組成。物鏡4、平透鏡3、固定在物鏡座6中，物鏡4和平透鏡3之間有墊圈7、物鏡6通過壓緊片2、鎖緊螺母9與光學探頭座1相連。同樣，物鏡13和平透鏡15固定在物鏡座12中，物鏡13和平透鏡15之間有墊圈13，物透座12通過壓緊片22、鎖緊螺母11與光學探頭基座21連接為一體。
如圖1、圖2所示，工作時，紅外光源5發(fā)出的紅外光被單片機25調(diào)制成脈沖光，該光束通過平透鏡3物鏡4形成平行光束進入氣室10。抽氣泵26與出氣嘴24相連。進入嘴23與待測氣體相連。儀器工作時抽氣泵26轉(zhuǎn)動，待測氣體連續(xù)通過氣室10。在氣室10中，紅外光束射入待測氣體，待測氣體中的二氧化硫成份7．3±0．1μm紅外光有吸收作用，吸收作用強弱與氣體中二氧化硫濃度有關。吸收后的平行光束通過平透鏡15、物鏡13后會聚一束光射入分光鏡16，分光鏡16允許吸收后7．3±0．1μm波長光透射形成測量光束，其余被分光鏡16反射形成參比光束，參比光束通過反射鏡下方設置的反射鏡20其余到紅外探測器19，紅外探測器19將參比光束的信號轉(zhuǎn)換為相應大小的電信號形成參比信號。
測量光束通過窄帶濾光片17后，照射紅外探測器18、紅外探測器18將測量光束的光信號轉(zhuǎn)換為相應大小的電信號形成測量信號。測量信號和參比信號送入單片機系統(tǒng)25單片機系統(tǒng)25將該信號放大、解調(diào)、進行數(shù)據(jù)處理后，顯示出二氧化硫濃度。
權利要求1.一種紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于它包含有-紅外光源(5)，該光源在單片機(25)控制下能發(fā)出紅外脈沖光，它置于測量氣室(10)的一端；-測量氣室(10)，該氣室為中空狀圓柱體，設有進氣嘴(23)和出氣嘴(24)，抽氣泵(26)與出氣嘴相連，進氣嘴與待測氣體相連；-光學系統(tǒng)，設置于測量氣室(10)兩端、并將所述的紅外脈沖光變成平行光束的透鏡組；只能透射7．3±0．1μm波長紅外光的分光鏡(16)，該分光鏡置于測量氣室(10)的另一端，只允許7．3±0．1μm波長紅外光通過的濾光片(17)置于分光鏡(16)之后，經(jīng)濾光片(17)通過的7．3±0．1μm波長紅外光經(jīng)紅外探測器(18)轉(zhuǎn)變成電信號輸入單片機；經(jīng)分光鏡(16)反射的其余波長紅外光經(jīng)紅外探測器(19)轉(zhuǎn)變成電信號輸入單片機；-單片機，它與紅外光源(5)、抽氣泵(26)、紅外探測器相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于所述透鏡組為兩組，分別置于測量氣室(10)兩端的光學探頭基座(1)、(21)內(nèi)，每組透鏡組由物鏡(4)、(13)和平透鏡(3)、(15)組成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于所述分光鏡(16)的下方設置有一反射鏡(20)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于所述測量氣室(10)采用超硬鋁拋光制成，其內(nèi)壁噴涂黑色聚四氟己乙烯。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于所述紅外探測器(18)(19)為對1-12μm波長紅外光均勻響應的高性能溫差電堆探測器。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于所述分光鏡(16)和濾光片(17)只允許7．3μm波長紅外光通過。
7.根據(jù)權利要求3所述的紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于所述分光鏡(16)和濾光片(17)只允許7．3μm波長紅外光通過。
8.根據(jù)權利要求1、2或7所述的紅外二氧化硫氣體分析儀，其特征在于所述濾光片(17)是窄帶濾光片。
專利摘要本實用新型涉及一種環(huán)境監(jiān)測中的利用紅外技術對氣體中二氧化硫含量進行檢測的氣體分析儀器。該紅外二氧化硫氣體分析儀包含有:一紅外光源,它置于測量氣室的一端;一測量氣室,該氣室為中空狀圓柱體,設有進氣嘴和出氣嘴,抽氣泵與出氣嘴相連,進氣嘴與待測氣體相連;一光學系統(tǒng);一單片機,它與紅外光源5、抽氣泵26、紅外探測器相連。本實用新型提供一種精度高、壽命長,使用方便,不僅可以作為短時間采樣分析,也可以作長期在線檢測的二氧化硫分析儀。
文檔編號G01N21/31GK2426148SQ0023837
公開日2001年4月4日 申請日期2000年7月4日 優(yōu)先權日2000年7月4日
發(fā)明者姚漢勇, 閔金海, 張鶯, 李虹杰, 奚志國 申請人:北京天虹智能儀表有限責任公司