可自動標定的插入式在線氣體分析系統的製作方法

2023-05-03 13:10:41

專利名稱：可自動標定的插入式在線氣體分析系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及插入式在線氣體分析系統，特別涉及一種具有自動標定功能的插入式 在線氣體分析系統。
背景技術：
插入式在線氣體分析系統與傳統的抽取採樣法氣體分析系統不同，它不需要採樣 和氣體預處理過程，克服了傳統抽取採樣法氣體分析系統的很多缺陷，具有結構簡單、穩 定、測量快速、精度高、運行維護費用低等優點，在環境監測、工業過程分析等領域應用越來 越廣泛。插入式在線氣體分析系統可以採用差分光學吸收光譜(DOAS)技術、可調諧半導體 雷射吸收光譜(TDLAS)技術等多種吸收光譜技術來實現。常見的一種插入式在線氣體分析系統，包括光發射/接收裝置，以及信號採集處 理和分析裝置、插入式測量探頭。在煙 (道)上開一個孔，焊接好安裝法蘭，然後將測量 探頭插入煙@ (道)，並固定在法蘭上，光發射/光接收裝置通過機械結構固定到探頭上，探 頭前端安裝有角反射鏡，探頭上有讓被測氣體通過的開口(測量區域)，為保證反射鏡不被 粉塵、液滴等汙染，系統配有淨化吹掃裝置。由於有開口的探頭安裝在煙囪(道)內，因此 難以實現對系統的在線校準特別是在線自動校準。美國US5517314專利公開了一種具有在線標定功能的插入式在線氣體分析系統， 包括光發射單元、標定和測量管路、光接收單元和分析單元。工作過程如下光源發出的光 經過兩個凹面鏡反射成兩束平行光標定光束和測量光束，分別通過標定管和測量管，經過 兩個凹面鏡反射進光接收器，之後通過光纖送到分析單元進行分析。在標定光路上被測氣 體管外部標定氣體腔室，腔室也可以放置在被測氣體管路內並使標定光束通過，零氣或標 準氣體通過閥門控制充入腔室，吹掃氣通過通氣接頭通入測量通道；當需要標定時，計算機 控制電機將遮擋物放置在測量光路上，打開閥門，在腔室充入零氣或標氣，標定光路的光通 過接收器送入分析單元。測量時，計算機控制電機將遮擋物放在標定光路上，測量光束通過 接收器送入分析單元。該項專利技術能夠實現在線自動標定，但是結構裝置複雜，對機械加 工和裝配精度要求很高，比如發射光經過凹面鏡後反射成兩束平行光，在光接收單元這兩 束平行光又通過凹面鏡反射進入一個接收裝置，特別是在煙 內部的複雜環境下，這會造 成製造複雜、成本上升，安裝調試難度大。另外還有採用將插入式測量探頭開口部分敞開或封閉的方式，使得被測氣體進 入測量光路或將標定氣體充入封閉光路，從而實現正常測量或進行標定，這種方法由於探 頭處於複雜的高溫、高粉塵、高腐蝕性的煙囪內，使得探頭上的活動部件容易受到腐蝕和堵 塞，造成活動部件不能長時間可靠工作。

發明內容
本發明提供了一種具有自動標定功能的插入式在線氣體分析系統，克服了現有具 有自動標定功能的在線氣體分析系統加工製造複雜、安裝調試難度大等缺點。
本發明採用的技術方案為一種具有自動標定功能的插入式在線氣體分析系統， 包括光發射/接收裝置和測量探頭，它還包括一個標定裝置，由樣品池、光反射裝置、升降 裝置和標準氣源組成，光發射/接收裝置和測量探頭之間的通光路的管道上裝有一個外圍 封閉的、兩端與連接管道相通的標定裝置殼體，樣品池和光反射裝置由升降裝置固定在標 定裝置殼體內，樣品池和光反射裝置由升降裝置伸入到管道中並置於光路上，光反射裝置 位於樣品池的光路後端，樣品池有進、出氣管通向標定裝置殼體外部，其中，進氣管與標準 氣源相通。需要標定時，通過升降裝置將樣品池及光反射裝置升入管道中的測量光路上即 可進行標定。標定結束後，將樣品池及光反射裝置移出測量光路即可進行正常的氣體分析。所述標定裝置由樣品池、步進電機、電磁閥、氣體管路和標準氣體等組成，通過手 動或自動方式，控制電機驅動樣品池移動到光路中或離開光路，從而使系統進入自動標定 狀態或測量狀態。所述標定裝置殼體上開有觀察窗，可隨時查看樣品池的位置；所述標定裝置設在光源發射/接收裝置和吹掃氣口之間，可以避免清掃氣體對標 定裝置的汙染。作為優選，所述標定樣品池進、出氣管道分別位於樣品池兩端。為了便於觀察標定裝置的升降位置，標定裝置殼體上開有透明觀察窗。與現有的具有自動標定功能的插入式在線氣體分析系統相比，本發明的好處在 於(1)裝置簡單，標定管路處於測量管路內部；(2)標定裝置位於煙囪外部，不會受到煙氣 的腐蝕，可長期可靠工作；(3)能夠做到實時在線自動標定；(4)樣品池可以方面的拆卸下 來進行清洗。


圖1是本發明結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明插入式在線氣體分析系統，為紫外差分光譜(DOAS)氣體分析 系統，包括光發射/接收裝置1和標定裝置以及測量探頭12。所述測量探頭12通過法蘭 15被安裝在被測管道17上，在測量探頭12上開有測量槽16供被測氣體通過，光反射裝置 13安裝在測量探頭12的最前端，測量探頭12的內部安裝有內管14，以及在被測管道外側 一端安裝有吹掃氣入口 18。標定裝置由樣品池2、光反射裝置3和升降裝置組成，升降裝置由升降支撐杆7和 電機5組成，光發射/接收裝置1和測量探頭12之間的通光路的管道19下方設有一個封 閉的、與連接管道19相通的標定裝置殼體6，樣品池2和光反射裝置3由升降裝置固定在標 定裝置殼體6內部，升降裝置由電機5和升降支撐杆7組成，樣品池2和光反射裝置3固定 在升降支撐杆7上端，樣品池2兩端連有通向安裝殼體6外的進氣管4和出氣管9，進氣管 4與標準氣源11相通，進氣管4上裝有電磁閥10，標準氣源11包括零氣Ila和標準氣lib。 在標定裝置殼體6上開有透明觀察窗8。通過系統的控制裝置控制電機5工作，可以實現升 降支撐杆7的上升和下降，並帶動樣品池2及光反射裝置3上升和下降，同時控制裝置控制 電磁閥10開啟和閉合，可以通過進氣管路4向樣品池2通入標準氣lib或零氣11a。上述氣體分析系統的工作過程為光發射裝置發出的測量光束穿過標定裝置6的內部、測量探頭12和內管14的內部、被測氣體後被光反射裝置13反射，之後穿過被測氣 體、測量探頭12和內管14的內部、標定裝置6的內部最後進入光接收裝置，然後信號被光 接收裝置送到分析處理裝置。為保證光反射裝置13不被煙塵汙染，從吹掃氣口 18通入潔 淨的壓縮氣體進行吹掃保護。測量時，控制裝置控制電機5將樣品池2及光反射裝置3下降，使得樣品池2及光 反射裝置3完全處於光路的外部，光發射裝置發出的測量光束穿過標定裝置6的內部、測量 探頭12和內管14的內部、被測氣體後被光反射裝置13反射，之後穿過被測氣體、測量探頭 12和內管14的內部、標定裝置6的內部最後進入光接收裝置，然後信號被光接收裝置送到 分析處理裝置。標定時，控制裝置控制電機5將樣品池2及光反射裝置3上升到測量光路中央，使 得樣品池2及光反射裝置3完全遮擋住測量光束，光發射裝置發出的測量光束穿過樣品池2 的內部，經光反射裝置3反射，之後再穿過樣品池2的內部並反射到光接收裝置，然後信號 被光接收裝置送到分析處理裝置。同時控制裝置控制電磁閥10開啟，標準氣源11的零氣 Ila通過進氣管道4進入樣品池2並經過出氣管道9排到室外，零氣最終充滿樣品池2，然 後對系統進行調零操作；隨後控制電磁閥10，標準氣lib通過進氣管道4進入樣品池2並 經過出氣管道9排到室外，標準氣最終充滿樣品池2，然後對系統進行標定操作。標定完成後，控制裝置控制電機5將樣品池2下降到測量光路以外，系統進入正常 測量狀態。
權利要求
可自動標定的插入式在線氣體分析系統，包括光發射/接收裝置[1]和測量探頭[12]，其特徵是它還包括一個標定裝置，由樣品池[2]、光反射裝置[3]、升降裝置和標準氣源[11]組成，光發射/接收裝置[1]和測量探頭[12]之間的通光路的管道[19]上設有一個封閉的、與連接管道[19]相通的標定裝置殼體[6]，樣品池[2]和光反射裝置[3]由升降裝置固定在標定裝置殼體[6]內部，樣品池[2]和光反射裝置[3]由升降裝置伸入到管道[19]中並置於光路上，光反射裝置[3]位於樣品池[2]的光路後端，樣品池[2]有進、出氣管[4、9]通向標定裝置殼體[6]外部，其中，進氣管[4]與標準氣源[11]相通。
2.根據權利要求1所述的可自動標定的插入式在線氣體分析系統，其特徵是標定裝置 設在光發射/接收裝置[1]和吹掃氣口 [18]之間。
3.根據權利要求2所述的可自動標定的插入式在線氣體分析系統，其特徵是所述標定 樣品池進、出氣管[4、9]分別位於樣品池[2]兩端。
4.根據權利要求1或2或3所述的可自動標定的插入式在線氣體分析系統，其特徵是 標定裝置殼體[6]上開有透明觀察窗[8]。
全文摘要
本發明公開了一種可自動標定的插入式在線氣體分析系統，包括光發射/接收裝置[1]、測量探頭[12]和一個標定裝置，標定裝置由樣品池[2]、光反射裝置[3]、升降裝置和標準氣源[11]組成，樣品池[2]和光反射裝置[3]由升降裝置固定在標定裝置殼體[6]內部，樣品池[2]和光反射裝置[3]由升降裝置伸入到管道[19]中並置於光路上，光反射裝置[3]位於樣品池[2]的光路後端，樣品池[2]有進、出氣管[4、9]通向標定裝置殼體[6]外部。本發明裝置簡單，標定裝置不會受到煙氣的腐蝕，可長期可靠工作；可實時在線自動標定。
文檔編號G01N21/01GK101929947SQ20091011698
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月18日 優先權日2009年6月18日
發明者化利東, 楊波, 魯愛昕 申請人:安徽藍盾光電子股份有限公司