臭氧紫外灯检测二氧化硫原理

臭氧紫外灯检测二氧化硫原理

本实施例的一种便携一体式气体含量检测系统，参见图1所示，包括一氧化碳分析组件1、臭氧分析组件2、二氧化硫分析组件3和氮氧化物分析组件4，区别在于将气路系统做了进一步的改进，一氧化碳分析组件和臭氧分析组件设为气路系统8，二氧化硫分析组件和氮氧化物分析组件设为第二气路系统9。

具体地，系统入口处通过一三通电磁阀控制校准气体或待测样气的输入，当校准气体或待测样气进入气路系统后，分为两支气路，气路系统8包括沿气流方向先后设置的一氧化碳分析组件1和臭氧分析组件2，流量计5和比例阀6设于臭氧分析组件2与泵体7之间，臭氧分析组件2通过一三通电磁阀控制臭氧涤除器22的支路及未设有臭氧涤除器的支路的气路通断，第二气路系统9包括沿气流方向先后设置的二氧化硫分析组件3和氮氧化物分析组件4，流量计5和比例阀6设于二氧化硫分析组件3和氮氧化物分析组件4之间，氮氧化物分析组件4的检测需要在泵体7产生的负压条件下进行。

具体地，如图2所示，一氧化碳分析组件1具有红外光源发射体11，红外光源发射体11发射红外光顺序通过相关轮13、滤光片14至检测室，后经检测室两侧设置的多个反射镜反射经出口透光片15进入光电探测器16，一氧化碳在近红外光谱区的特征吸收带的中心波长位置在4.67μm处，为了减小其它气体的干扰，在测量光路中，利用窄带滤光片14，将光谱选择在相对应的区域。利用红外辐射在测量室中多次的反射，增加气体吸收光路的长度。进一步，为了保护仪器，在样品气体的进气口，加装特氟隆过滤器，提供防尘保护。

相关轮13在直流电机12控制下，可依轴心进行旋转相关转轮在，转速恒定为2200rpm，通过旋转，可选择光源进入光室前的通路。相关轮每旋转一周，红外辐射依次经过其上的三个部分：首先经过不透光部分，之后经过空白部分，后经过装有高浓度co气槽的部分，在这种工作方式下，红外辐射在时间上被分成三部分，这三部分红外辐射被红外检测器转化为三个电信号，暗信号，此时红外光被相关转轮上不透光部分全部挡住，检测信号，此时红外光通过相关轮上空白部分进入测量室。因此，探测器接收到的红外辐射与测量光室中的气体的浓度相对应；参考信号，此时红外光先穿过相关转轮上充有高浓度一氧化碳的参考气室，再进入测量光室。因此探测器接收到的部分是经过参考气室和测量光室两部分吸收后的红外辐射。红外辐射与透过率相对应。

臭氧分析组件，如图3所示，臭氧分析组件2通过一三通电磁阀控制两个气体管路的通断，其中一个气体管路上设有臭氧涤除器22，紫外汞灯发射体23发射紫外光进入检测室21，通过分别设置于检测室21两侧的紫外探测器24测量紫外光强的衰减量。

二氧化硫分析组件，如图4和图5所示，紫外灯发射紫外光进入反应室33，反应室33与紫外灯31之间设有光断续器32，待测气体经渗透管后进入反应室33，紫外光出口设有光电探测器或光子计数器34，本实施例中，鉴于装置容积的限定，更优地，选择光子计数器。渗透管35包括具有同轴套设的两个管路，利用泵的抽吸作用在外部管中形成真空，内部管与外部管之间的气体偏压小于内部管的气体偏压，含有芳香族hc分子的待分析样气进入内部管，内部管材质为聚硅酮，气体从内部管参透至外部管以去除芳(族)烃化合物分子，除去hc分子后，待分析样气直接进入反应室33。

在启动每个"参考零点"时，光断续器32放置在紫外灯31和反应室33入口之间40秒。将对应于光电倍增管暗电流的电器零点和前置放大器的偏置电压计入信号处理过程，这样可以消除温度和时间漂移造成的误差。

如图6所示，氮氧化物分析组件4具有分别与氮氧化物反应室形成通路的两个气体管路，其中一个气体管路具有将二氧化氮转化为一氧化氮的钼炉41；所述氮氧化物反应室44与臭氧发生器组件42连通，电子计数器或光电倍增管45与氮氧化物反应室44连接。其中，钼炉41为填充有钼粉的密封容器，另外，利用陶瓷纤维保证这个装置的绝热性。

测量分成三个步骤进行：参考周期，样气进入预反应室与臭氧混合，样气进入反应室之前，其中的no分子被氧化成no2；用光电倍增管检测这时没有化学发光情况下的信号，这个信号可被看作是“零气”测量信号，并作为参考信号；no周期：样气直接进入测量室，在其中被臭氧氧化。这是，用光电倍增管测量到的信号与样气中的no分子的数目成正比；nox周期：样气经过钼炉，之后在反应室中与臭氧混合。这时用光电倍增管测量到的信号与样气中的no和no2(从no还原得到)分子数成正比。

干燥器423由两个同心管组成，内部管由渗水聚合材料制成。分子从管子中水含量高的一侧渗透到水含量低的一侧，为了保证聚合管外侧水的偏压低，需要将管子放置在真空条件下，并用从管子排出的一部分气体对其进行吹洗。

臭氧发生器422由两个同轴的圆柱型电极组成。内部电极包括一个不锈钢圆柱，连接到高压(4.5kv)电路。内部电极为涂有薄金属涂层的玻璃圆柱，与地连接。这个装置用两片ptfe保护，用o型环(密封圈)保证其密封性。在电极间循环的干燥空气被氧化，其中一部分转换成臭氧。

上述系统的各气体检测组件的信号采集及压力流量、比例阀的控制和三通电磁阀的控制由相应的检测电路装置，参见图7所示，该检测电路包括信号输入单元，其输入来自各反应室探测器和/或压力流量板的采集信号；运算处理单元，将采集后的信号进行分析、计算得到相关数据；并控制气路系统中气路的选择与通断，及根据运算数据对气体进行流量调节；输出单元，将所述运算处理单元的运算结果通过显示模块显示。

本实施例通过两个电路板通过uart串口连接，其中一个电路板控制一氧化碳和臭氧所在气路，另一个电路板控制二氧化硫和氮氧化物所在气路。

臭氧探测部分为波长在为检测波长在254nm的紫外光信号，因此选用bhk的中心波长254nm的80-1025-01的紫外灯，光强27uw/平方厘米，其供电电源为专门设计的汞灯电源板，此汞灯电源板输入电压24v，使用bhk电源模块68-0020-04(12v输入，输出电流20ma，输出电压为1100v)输出固定电压，选用在相应波段响应比较好的滨松的r1228传感器，采用正负15v供电，传感器的检测信号经放大器放大后送入ad电路进行转换，然后将转换后的数字信号送至mcu进行数据分析和处理；一氧化碳探测部分，根据需要采用helioworks的ek-5372光源，峰值电压为1.4v，电流1.8a，由co相关轮板为其供电，探测器采用正负15v供电，首先利用方波发生电路和倍压整流电路产生90-100v电压为滨松p9696-202的传感器供电，传感器的检测信号经放大器放大后送入ad电路进行转换，然后将转换后的数字信号送至mcu进行数据分析和处理；气路控制部分，利用晶体管控制24v电源的接通和截止对样气和标气进行选择；压力和流量传感器分别测量气路中的压力和流量信号反馈给处理器，因co和o3共用一路气路，且测量两种气体所需流量大小基本相同，所以在此气路的末端连接压力流量传感器板，实时对气路的压力和流量进行监测，系统入口处及臭氧分析组件处的三通电磁阀通过gpio接口与mcu连接。

二氧化硫探测部分，so2检测采用紫外荧光法，需要波长214nm的紫外光，因此选用bhk中心波长213.9nm的89-9020-01的紫外灯，额定工作电压为160v，额定电流为47.5ma，电源采用东文锌灯高压电源模块dw-p501-2c68，输入电压ac220v，输出高起辉电压：ac2000vpp，输出电压典型值为ac160v，灯电流35ma～55ma可调，so2探测器采用h10682-210，供电电压为5v，300nm处的计数灵敏度为3.9x105/(s*pw)，暗计数50/s，过光能量检测输出正电平大于3.5v，负电平小于0.5v，输出信号采用50ω阻抗匹配，得到的信号幅度为2.2v，与主板上的dac芯片输出的模拟电平比较，得到光电子计数个数，送至fpga处理和分析。主板通过控制电磁铁的通断来控制锌灯的照射与否，以此来检测暗计数的个数；氮氧化物探测部分，探测部分采用h10682-01，供电电压为5v，600nm处的计数灵敏度为2.0x105/(s*pw)，暗计数600/s，过光能量检测输出正电平大于3.5v，负电平小于0.5v，输出信号采用50ω阻抗匹配，得到的信号幅度为2.2v，与主板上的dac芯片输出的模拟电平比较，得到光电子计数个数，送至fpga处理。主板通过控制臭氧发生器的电磁阀开关来检测暗计数的个数。气路控制部分，so2和nox虽然共用一路气路，因为nox需要负压工作，所以在nox反应室之前用压力流量板测量so2气体的流量和压力，实时对气路的压力和流量进行监测，nox直接用泵抽成负压工作，在nox反应室之前通过限流孔控制流量。根据压力流量电路板反馈的流量信号大小自动控制比例阀使整个气路基本维持一个恒定的流量，比例阀采用clippard公司的ev-p-10-2525，供电电压10v，孔径0.025inch，大压力25psig。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。