紫外气体分析仪中气体浓度测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明紫外气体分析仪中气体浓度测量系统，属于烟气检测的技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，市面上现存的气体分析仪主要利用紫外荧光法和可调谐激光器法，紫外荧光法可以用来测量二氧化硫，其原理是190?230 nm附近的紫外光照射到被测气体时，二氧化硫分子吸收紫外光的能量，分子受到激发从高能级返回基态时发出荧光;大气中的N2、02基本不引起“荧光淬灭效应”，激发态的S02主要通过荧光过程返回基态，利用光电倍增管接收发的荧光，紫外荧光发对S02的监测灵敏度很高，荧光光强大小即可反映出二氧化硫的浓度;该方法可以监测到PPb数量级的低浓度S02，同时动态范围和线性度很好，因此多用于空气环境质量监测，但是将其应用在烟气监测时，需要配备稀释法采样器，系统非常复杂O
[0003]可调谐激光器(TunabIe Laser)，是指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器，这种激光器的用途广泛，可用于光谱学、光化学、医学、生物学、集成光学、污染监测、半导体材料加工、信息处理和通信等；由于激光波段覆盖范围广，强度大，谱线窄，可以用于多种气体的检测，一般有两种工作方式:一种是利用被测气体的后向散射，得到污染气体在空间上的分布，基于差分吸收雷达技术，另一种是利用反射器获得光程方向上的平均浓度，透射光与发射光符合朗伯比尔定律，该方法的优势是几乎可以测量所有气体，响应快精度高。缺点是中红外区的可调谐激光器的成本太高，不同气体检测需配备不同光源，且近红外区的激光器产生的吸收谱线强度较低，不利于测量。
【发明内容】
[0004]本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为:提供一种测量精度较高的紫外气体分析仪中气体浓度测量系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:紫外气体分析仪中气体浓度测量系统，包括:用于存放气体的密闭气室和用于向气室内发射平行光的光源，所述密闭气室的一端设置有用于接收平行光的光纤传感器，所述光纤传感器与光谱仪相连，所述密闭气室上设置有温度传感器、氧气传感器、出气管和进气管，所述温度传感器、氧气传感器和光谱仪均与所述控制电路板相连，所述控制电路板还通过光源驱动电路板与光源相连;所述控制电路板包括:主控器，以及分别与主控器相连的温度信号调理与采集电路、氧气信号调理与采集电路、光源控制电路、管路控制电路、按键识别电路、通信接口电路、显示屏显示控制电路、光谱信号采集控制电路;所述温度传感器、氧气传感器、光源驱动电路板、光谱仪分别与所述温度信号调理与采集电路、氧气信号调理与采集电路、光源控制电路、光谱信号采集控制电路相连。
[0006]优选地，所述进气管上设置有电磁阀，所述电磁阀与空气进气管和样气进气管相连，所述空气进气管上设置有采样栗，所述电磁阀和采样栗均与所述管路控制电路相连。
[0007]所述系统还包括HMI人机交互界面，所述HMI人机交互界面设置有显示屏和按键，所述显示屏与显示屏显示控制电路相连，所述按键与按键识别电路相连。
[0008]所述控制电路板还包括电流输出电路和开关信号输出电路，所述控制电路板还包括电源转换电路，所述电源转换电路与所述主控器相连，所述主控器的型号为STM32F103ZET6的微控制器，所述通信接口电路包括:RS232接口电路和RS485接口电路。
[0009]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、本发明中，通过温度传感器、氧气传感器可实时采集密闭气室的环境数据，通过光谱仪可采集密闭气室内被测气体的光谱信号，所述温度传感器、氧气传感器和光谱仪均与控制电路板相连，所述控制电路板处理光谱仪采集的光谱信号、密闭气室的环境数据，并将接收到的光谱信号转换成气体浓度信号;本发明可消除环境因素对测量系统的影响，测量精度高、系统稳定性好。
[0010]2、本发明，通过控制电路板的通信单元，可与HMI人机交互界面相连，方便工作人员对测量数据的观察及操作，实用性强。
【附图说明】
[0011 ]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0012]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电路结构示意图；
图3为本实施例中氧气信号调理与采集电路的电路原理图；
图4为本实施例中温度信号调理与采集电路的电路原理图；
图中:I为密闭气室，2为光源，3为光纤传感器，4为光谱仪，5为温度传感器，6为氧气传感器，7为出气管，8为进气管，9为控制电路板，10为主控器，11为温度信号调理与采集电路，12为氧气信号调理与采集电路，13为光源控制电路，14为管路控制电路，15为按键识别电路，16为通信接口电路，17为显示屏显示控制电路，18为光谱信号采集控制电路，19为光源驱动电路板，20为电磁阀，21为采样栗，22为电流输出电路，23为开关信号输出电路，24为电源转换电路，25为HMI人机交互界面，26为显示屏，27为按键。
【具体实施方式】
[0013]如图1至图4所示，紫外气体分析仪中气体浓度测量系统，包括:用于存放气体的密闭气室I和用于向气室内发射平行光的光源2，所述密闭气室I的一端设置有用于接收平行光的光纤传感器3，所述光纤传感器3与光谱仪4相连，所述密闭气室I上设置有温度传感器
5、氧气传感器6、出气管7和进气管8，所述温度传感器5、氧气传感器6和光谱仪4均与所述控制电路板9相连，所述控制电路板9还通过光源驱动电路板19与光源2相连;所述控制电路板9包括:主控器10，以及分别与主控器10相连的温度信号调理与采集电路11、氧气信号调理与采集电路12、光源控制电路13、管路控制电路14、按键识别电路15、通信接口电路16、显示屏显示控制电路17、光谱信号采集控制电路18;所述温度传感器5、氧气传感器6、光源驱动电路板19分别与所述温度信号调理与采集电路11、氧气信号调理与采集电路12、光源控制电路13相连。
[0014]本发明中，所述进气管8上设置有电磁阀20，所述电磁阀20与空气进气管和样气进气管相连，所述空气进气管上设置有采样栗21，所述电磁阀20和采样栗21均与所述管路控制电路14相连;所述系统还包括HMI人机交互界面25，所述HMI人机交互界面25设置有显示屏26和按键27，所述显示屏26与显示屏显示控制电路17相连，所述按键27与按键识别电路15相连;所述控制电路板9还包括电流输出电路22和开关信号输出电路23;所述主控器10的型号为STM32F103ZET6的微控制器。
[0015]具体地，所述光源2、光源驱动电路板19、光谱仪4和光纤传感器3组成了光谱测量部分，所述出气管7、进气管8、空气进气管、样气进气管、电磁阀20和采样栗21组成了气体采样部分，所述的气体采样部分负责将样气和空气输入气密闭气室I，供光谱测量部分测量分析;进一步地，当电磁阀20控制进空气时，采样栗21将空气抽入气室内，在光源2的照射下通过光谱仪4分析得到零点吸收光谱，然后电磁阀20控制进入样气，此时，光谱仪4就会得到样气的吸收光谱，通过通信接口电路16将数据传到主控单元进行气体浓度的运算；同时，温度传感器5和氧气传感器6将采集的密闭气室I的环境数据传送至主控单元进行数据处理，主控单元将环境数据以及气体浓度数据通过通信接口电路16传输到HMI人机交互界面25进行数据显示。
[0016]本实施例中，所述温度信号调理与采集电路11将温度传感器5输出的电阻值，经过R/V变换转换为电压信号，信号经过调理放大，然后通过主控器10的ADC接口将该信号传送至主控器10进行处理;所述氧气信号调理与采集电路12将氧气传感器6输出的微弱电压信号经过调理放大，然后通过主控器10的ADC接口将该信号传送至主控器10进行处理;所述光源控制电路13通过主控器10的I/O接口控制光源的关闭与开启；所述管路控制电路14通过主控器10对开关量的控制实现采样栗21和电磁阀20的开启与关闭;所述按键识别电路15用于对按键状态的识别；所述通信接口电路16包括RS232接口和RS485接口，实现与外部设备的数字通信;所述显示屏显示控制电路17用于实现显示屏26通过RS232接口与主控器10进行通信，主控器10通过该