便携式红外气体分析仪红外线气体分析单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于测量控制技术领域，涉及便携式红外气体分析仪红外线气体分析单元。
【背景技术】
[0002]目前广泛采用的气体分析方法主要有:红外吸收法、紫外吸收法、傅里叶红外法。其中傅里叶红外法测量仪器属于高温测量原理需要进行即时的保温处理且需要提供外部辅助计算装置，因此体积大、重量重，不适合用在便携式测量仪中；紫外吸收法仪器虽然精度较高但其中的关键部件(紫外光灯)不适合时断时续的工作且体积大、发热量高也不太适合便携式携带。因此市面上环保产品使用的便携式分析仪大多采用电化学原理的传感器，其缺点主要体现在:
[0003]监测范围受限:监测范围不能超过其暴露能力范围，不能负荷超载否则影响它的准确性。传感器也相应地时常处于饱和状态；另一方面，当气体浓度低于常规范围，会削弱反映的信号，加上环境噪声干扰，使仪器读数不准确，从而降低了仪器的准确性和分辨率。
[0004]待测气体交叉影响:利用氧化还原反应产生电流是电化学传感器的基本工作原理，而这种原理对于绝大多数气体都是成立的，而现实检测环境中几乎不存在单一气体，因此必然导致待测气体交叉影响。这种交叉影响目前只能通过实验室数据进行固定修正，而没有根本的解决方法，从而导致其精度真实性降低。
[0005]使用寿命短:由于设备采用氧化还原反应原理，待测气体浓度越大，氧化反应越剧烈，设备消耗相应也就越大。如果经常检测高浓度气体，传感器每次只能分析几分钟后就失效，大大影响了整体工作进度，并提高检测成本。
[0006]很难解决NO传感器的零点漂移:由于传感器曝光的时间和温度(Arrhenius Law)相互交叉影响，从而导致NO传感器的零点漂移，而这种零点漂移，不能单一通过温度补偿来解决，从而降低了 NO气体的检测精度。
[0007]抗干扰能力差:特别是浓度较高的一氧化碳对二氧化硫的影响，高浓度二氧化硫对一氧化氮的测量影响非常大，从而导致这两种气体的检测精度较低。
[0008]不能自动进行量程标定:电化学传感器只能通过外供被测气体通过消耗传感器实现标定，无法自动标定。因此现场标定需要提供各种标准气体，将会大大降低仪器的“便携式”特性。
[0009]另外部分采用红外吸收法的分析仪器，也仅仅是一台分析设备，工业烟气(样气)不能直接进入分析仪器，需要外部提供预处理装置和仪器标定装置。这样的外置标定装置一般体积庞大，且需要组装调试，“便携式”的特性也就无从谈起。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型的目的在于提供便携式红外气体分析仪红外线气体分析单元，解决了目前绝大多数分析仪器的红外分析单元采用电化学分析原理，仪器的准确性和分辨率较低、使用成本高、不便于携带的问题。
[0011]本实用新型所采用的技术方案是红外线气体分析单元包括光源，光源产生红外线光通过切光轮的斩波，以得到均等的红外线光经由光窗射入吸收气室内，吸收气室上设有样气出口和样气入口，传动电机控制标定单元移动对进行标定，吸收气室的气体通过标定单元后被干涉滤光片轮进行过滤后送入接收气室，接收气室内设有压力平衡毛细管，通过压力平衡毛细管感应接收气室内的气体压力的微弱变化后推动薄膜电容中的动片，相对于定片移动，从而把被测样气浓度变化转变成电容变化，薄膜电容输出电信号提供给信号预处理单元。
[0012]进一步，所述切光轮的切光频率5-lOHz。
[0013]进一步，所述光窗为透红外线的氯化钙晶片。
[0014]进一步，所述光源选用直径0.5mm的镍络丝，绕成螺旋体，接通功率为21W的7V稳定交流电，外用石英管保护。
[0015]进一步，所述薄膜电容中的动片采用钛膜材质，厚度3um，相对于定片移动，定片与薄膜片间距0.1-0.33mm。
[0016]本实用新型的有益效果是红外分析单元采用红外吸收法原理，可以提高分析精度至±1%，且可以随身携带。
【附图说明】
[0017]图1是整个便携式气体分析仪结构示意图；
[0018]图2是本实用新型样气预处理单元结构示意图；
[0019]图3是本实用新型红外线气体分析单元结构示意图。
[0020]图中，1.样气预处理单元，2.红外线气体分析单元，3.信号预处理单元，4.主监控单元，5.输入/显示单元，6.电源管理单元，7.光源，8.切光轮，9.光窗，10.吸收气室，
11.标定单元，12.接收气室，13.传动电机，14.干涉滤光片轮，15.薄膜电容，16.毛细管，101.抽气泵，102.冷凝器，103.气路切换阀，104.过滤器，105.流量调节单元，106.管道连接排液装置，1001.样品气室，1002.参比气室。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0022]如图1所示，本实用新型红外线气体分析单元2组成的系统包括样气预处理单元
1、红外线气体分析单元2、信号预处理单元3、主监控单元4、输入/显示单元5以及电源管理单元6 ;该检测仪器的全部重量大约20公斤，长、宽、高大约都在450mm至500mm，可便于单人携带。
[0023]所述样气预处理单元I对待检气体进行处理，使待检气体达到气体分析时的温度、压力、流量、洁净度的指标；
[0024]所述红外线气体分析单元2内放入不吸收红外线能量的对比气体氮气，和吸收红外线能量的样气，样气包括二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳气体，样气在经过红外线气体分析单元2内时吸收一部分红外线能量，最终将样气与对比气体所含的红外线能量转变为电压信号，输出给外部的信号预处理单元3 ;
[0025]所述信号预处理单元3将得到的电信号经过放大、整形和滤波处理后将信号提供给主监控单元4 ；
[0026]所述主监控单元4对信号进行处理，处理信号根据朗伯特一比尔定律测量出红外光被样气与对比气体吸收前后的能量差，最终计算得出样气的浓度值；
[0027]输入/显示单元5将主监控单元4的处理结果显示出来；
[0028]电源管理单元6对样气预处理单元1、红外线气体分析单元2、信号预处理单元3、主监控单元4、输入/显示单元5进行供电管理，整个系统便于携带，可采用镍氢电池对仪器提供电源。
[0029]整个系统中，信号预处理单元3、主监控单元4、输入/显示单元5以及电源管理单元6均可采用现有设备，只要能达到本系统的目的均可。
[0030]样气预处理单元I如图2所示，为达到气体分析对温度、压力、流量、洁净度等技术指标的需要，样气(待检气体)由A 口被抽气泵101抽入，输入气体压力为:-3KPa至20Kpa，样气进入冷凝器102 (冷却温度至:3至5°C )，然后通过气路切换阀103进入过滤器104 (过滤的颗粒直径〈0.5 μ )，在经过流量调节单元105调整流量至40-60升/小时，经过预处理的样气由流量调节单元105的C 口进入红外线气体分析单元2的吸收室进行分析；冷凝器102通过管道连接排液装置106，处理过程中的水分经由排液装置106的B 口直接排到仪器夕卜。另外在气路切换阀103上设置D 口，D 口可方便通入第三方标准气体对仪器进行精度检验。
[0031]红外线气体分析单元2可以测量二氧化硫、一