专利名称：红外二氧化硫气体分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境监测中的利用红外技术对气体中二氧化硫含量进行检测的气体分析仪器。
目前，二氧化硫气体分析仪在环境监测中应用较为普遍。该仪器种类很多，就其原理来分有定电位电解法、碘量法、电导率法。长期使用结果表明该类仪器存在不足之处。例如定电位电解法中使用的电化学传感器寿命有一年期限，通常为二年，无论使用与否必须更换，而该传感器系国外产品，价格昂贵。电导率法、碘量法在使用前必须配制各自必须的电导液、碘标准液，故使用不方便。
本实用新型的目的在于克服现有的技术缺点，提供一种精度高、寿命长，使用方便，不仅可以作为短时间采样分析，也可以作长期在线检测的二氧化硫分析仪。
实现上述目的主要技术方案是该红外二氧化硫气体分析仪包含有-红外光源5，该光源在单片机25控制下能发出红外脉冲光，它置于测量气室10的一端；-测量气室10，该气室为中空状圆柱体，设有进气嘴23和出气嘴24，抽气泵26与出气嘴相连，进气嘴与待测气体相连；-光学系统，设置于测量气室10两端、并将所述的红外脉冲光变成平行光束的透镜组；只能透射7．3±0．1μm波长红外光的分光镜16，该分光镜置于测量气室10的另一端，只允许7．3±0．1μm波长红外光通过的滤光片17置于分光镜16之后，经滤光片17通过的7．3±0．1μm波长红外光经红外探测器18转变成电信号输入单片机；经分光镜16反射的其余波长红外光经红外探测器19转变成电信号输入单片机；-单片机，它与红外光源5、抽气泵26、红外探测器相连。
本实用新型主要由光学探头及单片机系统组成，其特征在于光学探头由红外光源5、测量气室10、分光镜6、反射镜20、滤光片17、和红外探测器18、19组成。该红外光源5是一种约外脉冲光。测量气室10采用超硬铝抛光制成中空状园柱体，内壁喷涂黑色聚四氟己乙烯。分光镜16是一种特殊的，只允许7．3±0．1μm波长的光信号透射光学镜片。其余波长的光信号反射。反射镜20对所有波长信号完全反射，滤光片17是一种窄带滤光片，只允许7．3±0．1μm光信号通过，红外探测器18、19为高性能温差电堆探测器，对1-12μm的光信号均匀响应，并将其换成电信号。
与现有技术相比，本实用新型的关键在于根据二氧化硫气体在红外线波段内7．3±0．1μm处有特征吸收峰的原理，设计了上述光学探头。
在该光学探头中，用电子调制的红外脉冲光源替代一目前通常使用的机械切光的红外光源，由于没有活动部件，光学探头使用寿命得到了大幅度提高，由于采用了光源调制技术，其他干扰光源(例如自然光)对测量信号的影响完全消除。
在该光学探头中，设计了一个气室，而目前气体红外吸收测量方法都是采用测量气室和参比气室二个气室。由于少了一个气室，其结构变得简单。
该光学探头中，采用了由反射镜和分光镜组成的分光系统。将通过测量气室后的一束光分解测量光束和参比光束。从而可以实现测量信号的参比处理，消除了红外光源辐射功率变化引起的测量误差。
由于采用了上述技术，本实用新型结构简单，使用寿命长，检测精度高，可以用于在线检测。
以下结合附图对本实用新型的实施例用进一步描述。
图1是本实用新型的系统框图。
图2是本实用新型的光学探头图。
图中标号如下1．光学探头基座10．测量所室19．红外探测器2．压紧片 11．锁紧螺母20．反光镜3．平透镜 12．物镜座 21．光学探头基座4．物镜13．物镜22．压紧片5．红外光源14．垫圈23．进气嘴6．物镜座 15．平透镜 24．出气嘴7．垫圈16．分光镜 25．单片机
8．边接筒17．滤光片 26．抽气泵9．锁紧螺母 18．红外探测器如图1所示，本实用新型由两部份组成。一部分为光学探头，其作用是将待测气体浓度信号转换为电信号。一部分为单片机和抽气泵，抽气泵使待测气体连续通过测量气室。单片机将光学探头输出信号进行处理得出二氧化硫气体浓度值。由于单片机属于技术常识，其具体电路设计对该技术领域的普通技术人员而言，是显而易见的，故本文未对单片机展开说明。
如图2所示，根据权利要求1所述的红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于所述透镜组为两组，分别置于测量气室10两端的光学探头基座1、21内，每组透镜组由物镜4、13和平透镜3、15组成。物镜4、平透镜3、固定在物镜座6中，物镜4和平透镜3之间有垫圈7、物镜6通过压紧片2、锁紧螺母9与光学探头座1相连。同样，物镜13和平透镜15固定在物镜座12中，物镜13和平透镜15之间有垫圈13，物透座12通过压紧片22、锁紧螺母11与光学探头基座21连接为一体。
如图1、图2所示，工作时，红外光源5发出的红外光被单片机25调制成脉冲光，该光束通过平透镜3物镜4形成平行光束进入气室10。抽气泵26与出气嘴24相连。进入嘴23与待测气体相连。仪器工作时抽气泵26转动，待测气体连续通过气室10。在气室10中，红外光束射入待测气体，待测气体中的二氧化硫成份7．3±0．1μm红外光有吸收作用，吸收作用强弱与气体中二氧化硫浓度有关。吸收后的平行光束通过平透镜15、物镜13后会聚一束光射入分光镜16，分光镜16允许吸收后7．3±0．1μm波长光透射形成测量光束，其余被分光镜16反射形成参比光束，参比光束通过反射镜下方设置的反射镜20其余到红外探测器19，红外探测器19将参比光束的信号转换为相应大小的电信号形成参比信号。
测量光束通过窄带滤光片17后，照射红外探测器18、红外探测器18将测量光束的光信号转换为相应大小的电信号形成测量信号。测量信号和参比信号送入单片机系统25单片机系统25将该信号放大、解调、进行数据处理后，显示出二氧化硫浓度。
权利要求1.一种红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于它包含有-红外光源(5)，该光源在单片机(25)控制下能发出红外脉冲光，它置于测量气室(10)的一端；-测量气室(10)，该气室为中空状圆柱体，设有进气嘴(23)和出气嘴(24)，抽气泵(26)与出气嘴相连，进气嘴与待测气体相连；-光学系统，设置于测量气室(10)两端、并将所述的红外脉冲光变成平行光束的透镜组；只能透射7．3±0．1μm波长红外光的分光镜(16)，该分光镜置于测量气室(10)的另一端，只允许7．3±0．1μm波长红外光通过的滤光片(17)置于分光镜(16)之后，经滤光片(17)通过的7．3±0．1μm波长红外光经红外探测器(18)转变成电信号输入单片机；经分光镜(16)反射的其余波长红外光经红外探测器(19)转变成电信号输入单片机；-单片机，它与红外光源(5)、抽气泵(26)、红外探测器相连。
2.根据权利要求1所述的红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于所述透镜组为两组，分别置于测量气室(10)两端的光学探头基座(1)、(21)内，每组透镜组由物镜(4)、(13)和平透镜(3)、(15)组成。
3.根据权利要求1或2所述的红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于所述分光镜(16)的下方设置有一反射镜(20)。
4.根据权利要求1或2所述的红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于所述测量气室(10)采用超硬铝抛光制成，其内壁喷涂黑色聚四氟己乙烯。
5.根据权利要求1或2所述的红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于所述红外探测器(18)(19)为对1-12μm波长红外光均匀响应的高性能温差电堆探测器。
6.根据权利要求1或2所述的红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于所述分光镜(16)和滤光片(17)只允许7．3μm波长红外光通过。
7.根据权利要求3所述的红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于所述分光镜(16)和滤光片(17)只允许7．3μm波长红外光通过。
8.根据权利要求1、2或7所述的红外二氧化硫气体分析仪，其特征在于所述滤光片(17)是窄带滤光片。
专利摘要本实用新型涉及一种环境监测中的利用红外技术对气体中二氧化硫含量进行检测的气体分析仪器。该红外二氧化硫气体分析仪包含有:一红外光源,它置于测量气室的一端;一测量气室,该气室为中空状圆柱体,设有进气嘴和出气嘴,抽气泵与出气嘴相连,进气嘴与待测气体相连;一光学系统;一单片机,它与红外光源5、抽气泵26、红外探测器相连。本实用新型提供一种精度高、寿命长,使用方便,不仅可以作为短时间采样分析,也可以作长期在线检测的二氧化硫分析仪。
文档编号G01N21/31GK2426148SQ0023837
公开日2001年4月4日 申请日期2000年7月4日 优先权日2000年7月4日
发明者姚汉勇, 闵金海, 张莺, 李虹杰, 奚志国 申请人:北京天虹智能仪表有限责任公司