一种单光源的低浓度臭氧浓度检测仪的制作方法

本发明涉及一种臭氧浓度仪，尤其是一种单光源的臭氧浓度检测仪，属于臭氧浓度测量技术领域。

背景技术：

目前国内外的臭氧浓度测试仪大多采用电化学法或紫外吸收法，电化学法的臭氧浓度测试仪其寿命短，使用成本高，因此大多采用紫外吸收法。现有的一种臭氧浓度仪器采用双光路双吸收腔的结构，这种结构需要一个分光计把紫外光分成两路再分别进入两个气隙长度相等的吸收腔，其中一个吸收腔内通入参比气体，另一个吸收腔内通入被测气体，紫外灯管发出的紫外线经过滤光单元过滤后进入一个分光单元，紫外灯管发出的一条光路经所述分光单元分成两条光路分别进入两个吸收腔。其利用分光计将紫外光线分成两路分别进行数据测量能很好的保证数据的同步。但其需要设置一个分光计和两个吸收腔，使设备结构复杂并且增加了设备成本。同时大部分的分光双气路检测的浓度仪中，均设置两套电路采集系统，由于元器件本身存在的偏差，使两套采集系统会存在一定的误差，用于低浓度臭氧检测时将降低检测精度。

其他现有技术中的臭氧浓度仪，一般是在使用前某个时间进行零点校验，然后进行检测，而不是每次检测都实时进行零点校验。由于紫外线灯管的老化，容易造成零点不准确引起检测偏差，其在线检测过程中无法进行零点校准，影响测量精度。

因此，需要一个结构简单、成本低、精度高、稳定性高、能够在线实时校准的低浓度的臭氧浓度测试仪来满足实际需要。

技术实现要素：

本发明提供一种单光源的低浓度臭氧浓度检测仪，它结构简单，设备成本低且测量准确、稳定性高，能够很好地解决上述背景技术所存在的至少一个不足之处。

本发明的一种单光源的低浓度臭氧浓度检测仪，其技术方案如下：一种单光源的低浓度臭氧浓度检测仪，其特征在于：包含第一气体分路器、零气处理装置、第二气体分路器、气路切换装置、一个检测池、信号放大器、AD转换器、流量传感器、温度传感器、压力传感器、控制处理模块、显示装置和气泵；所述检测池包含紫外线灯管及紫外灯室、气室和紫外光强探头，所述气室是一个两端封闭的长形通道，所述紫外灯室内设置紫外线灯管，紫外灯室上开设透光孔对准气室的第一端部并垂直，气室的第二端部对准紫外光强探头并垂直，所述气室的两个端部是可透紫外线的；气室的靠近两个端部位置分别设置进气口和出气口，所述紫外光强探头的输出端与信号放大器的输入端连接，信号放大器的输出端与AD转换器的输入端连接；所述第一气体分路器的输入端与待测气体连接，第一气体分路器的第一输出端与零气处理装置的输入端连接，零气处理装置的输出端与气路切换装置的输入端连接；第一气体分路器的第二输出端与第二气体分路器的输入端连接，第二气体分路器的第一输出端与气路切换装置的输入端连接，所述气路切换装置的输出端与气室的进气口连接，所述温度传感器贴近气室外表面用于检测气室内气体的温度，所述压力传感器与第二气体分路器的第二输出端连接，所述流量传感器的输入口与气室的出气口连接，所述流量传感器的输出口与气泵连接，所述AD转换器、流量传感器、温度传感器、压力传感器还与所述控制处理模块的输入端连接，显示装置、紫外线灯管及气路切换装置与控制处理模块的输出端连接。

为了更好的技术效果，本发明技术方案的技术特点可以具体为以下技术特征：

1. 所述紫外光强探头是高选择性低暗电流的紫外光电二极管。

2. 所述紫外线灯管是紫外线波长254nm并且不产生臭氧气体的紫外线灯管。

3. 所述AD转换器是24位或更高位数的AD转换器。

4. 所述信号放大器是可编程的信号放大器。

5. 所述零气处理装置包含顺序连接的臭氧破坏器和过滤器。

6. 所述流量传感器与气室的出气口之间设置臭氧破坏器。

7. 所述气室由石英玻璃制成。

8. 所述气室的外表面包覆一层遮光层。

9. 所述遮光层为不透光的镀层。

10. 所述显示装置为数码管显示装置。

11. 所述控制处理模块还与通讯装置连接。

12. 所述气室的长度为100mm~150mm。

13. 所述信号放大器和/或所述AD转换器集成在所述控制处理模块中。

采用本发明技术方案的单光源的低浓度臭氧浓度检测仪具有结构简单，设备成本低且测量准确的优点，至少为以下几点：

1. 本发明的臭氧浓度仪中不设置紫外光分光计，使整个测试仪减少了元件数量，结构简单，减少设备成本，并且消除了因使用分光计而可能存在的误差，提高测量精度；

2. 零点气体与被测气体来自同一气源，通过控制处理模块控制气路切换装置，每次测量时，零气和被测气体均分时通过气室，使每次测量前进行零点校验，最大限度地减少现有技术中因浓度仪校零与实际测量时间间隔长导致灯管老化造成的测量偏差，实现在线实时校准零点，检测精度高，能测量微量臭氧浓度的气体；

3. 并且紫外线灯管的预热时间短，零点稳定，几乎无漂移；

4. 采用单个光源、单气室、单个紫外光强探头及单套电路的技术方案，使设备结构简单，体积小、携带方便，且大大降低系统的制造成本；

5. 单光源及单套电路预热时间短，不存在因元器件不同造成的电路偏差，能检测低浓度臭氧，精度高、稳定性高；

6. 零点气体与被测气体来自同一气源，除臭氧气体外，其他成分相同，但零点气体经过臭氧破坏器处理消除臭氧，使检测更加精确；

7. 被测气体与零气体通过同一个气室，气路长度一致，参照对比简单，精度高、稳定性高；且设备结构简单、制造成本低、维护简单。

附图说明

图1是本发明的一种单光源的低浓度臭氧浓度检测仪的一个实施例的总体示意图

图2是本发明的一种单光源的低浓度臭氧浓度检测仪的一个实施例的结构示意图

图3是图1所示本发明的一种单光源的低浓度臭氧浓度检测仪的实施例的检测池结构示意图

图4是发明的臭氧浓度仪的紫外灯管预热及调零状态响应时间示意图

图1-3中，1为检测池，2为紫外灯室，201为紫外灯管，202为透光孔，3为气室，31为进气口，32为出气口，4为紫外光强探头，5为第一气体分路器，6为第二气体分路器，7为气路切换装置，8为零气处理装置，9为信号放大器，10为AD转换器，11为控制处理模块，12为显示装置，13为气泵，14为温度传感器，15为压力传感器，16为流量传感器，17为臭氧破坏器，18为485通讯装置。

以下结合附图1-4对本发明的单光源的低浓度臭氧浓度检测仪的一个实施例进行详细描述。

实施例一：

如图1-3中所示，一种单光源的低浓度臭氧浓度检测仪，包含第一气体分路器5、零气处理装置8、第二气体分路器6、气路切换装置7、一个检测池1、信号放大器9、AD转换器10、流量传感器16、温度传感器14、压力传感器15、控制处理模块11、显示装置12和气泵13；所述检测池1包含紫外线灯管201及紫外灯室2、气室3和紫外光强探头4，所述气室3是一个两端封闭的长形通道，所述紫外灯室2内设置紫外线灯管201，紫外灯室2上开设透光孔202对准气室3的第一端部并垂直，气室的第二端部对准紫外光强探头并垂直，气室3的两个端部是可透紫外线的；气室的靠近两个端部位置分别设置进气口31和出气口32，所述紫外光强探头4的输出端与信号放大器9的输入端连接，信号放大器9的输出端与AD转换器10的输入端连接；所述第一气体分路器5的输入端与气源连接，第一气体分路器5的第一输出端与零气处理装置8的输入端连接，零气处理装置8的输出端与气路切换装置7的输入端连接，所述零气处理装置8包含顺序连接的臭氧破坏器和过滤器；所述第一气体分路器5的第二输出端与第二气体分路器6的输入端连接，第二气体分路器6的第一输出端与气路切换装置7的输入端连接，所述气路切换装置7的输出端与气室3的进气口31连接，所述温度传感器14贴近气室3的外表面用于检测气室3内气体的温度，所述压力传感器15与第二气体分路器6的第二输出端连接，所述流量传感器16的输入口与气室3的出气口32连接，所述流量传感器16的输出口与气泵13连接，所述AD转换器10、流量传感器16、温度传感器14、压力传感器15还与所述控制处理模块11的输入端连接，显示装置12、紫外线灯管2及气路切换装置7与控制处理模块11的输出端连接。所述显示装置12为数码管显示装置，也可以是其他的显示装置用于显示测定的臭氧浓度。为了防止测试后排出的气体总所含有的臭氧气体对流量传感器的腐蚀及对空气的污染，本实施例中在所述流量传感器16与气室的出气口32之间设置臭氧破坏器。

为了达到良好的技术效果，提高精度，可以适当加长气室的长度。本实施例中，优选地，所述气室由石英玻璃制成，所述气室的长度介于100mm~150mm，并且其外表面具有不透光的镀层。实际应用中也可以在气室外表面包覆一层遮光层代替不透光的镀层。

本实施例中，优选地，所述紫外线灯管是紫外线波长254nm并且不产生臭氧气体的紫外线灯管；所述紫外光强探头是高选择性低暗电流的紫外光电二极管；所述AD转换器是24位或更高位数的AD转换器以提高检测的精度；

本实施例中，优选地，所述信号放大器9和AD转换器10集成在所述控制处理模块11中，以简化设备结构和降低成本。如图2所示。

所述信号放大器9是可编程的信号放大器，实际应用中所述信号放大器也可以是其他类型的信号放大器。

以下结合附图1-4对本发明的单光源的低浓度臭氧浓度检测仪的工作过程进行简要描述：

如图1中所示，单光源的低浓度臭氧浓度检测仪为，上电后，控制处理模块驱动气泵13启动，气泵13启动后将待测气体抽进设备中，经过第一气体分路器5后吸入的待测气体被分成两路，第一路L1直接连接第二气体分路器6，第二路L2接到零气处理装置。本实施例中的零气处理装置为顺序连接的臭氧破坏器和过滤器，经过臭氧破坏器和过滤器后输出的气体为无臭氧气体（即为零气），所述零气L3接入气体切换装置7的一端；第一路气体L1接到第二气体分路器6后又分为两路气L4和L5，其中L4路接到压力传感器15，所述压力传感器15检测气体L4的压力值并且将测得的压力值传输给控制处理模块11，另一路气体L5接到气体切换装置7的另一端作为被检测气体；通过对控制处理模块11设置或控制使得气体切换装置7在一段时间内通过被检测的气体L5，另一段时间内通过零气L3；经过气体切换装置7后的气体进入检测池1的气室3中，检测池1中有温度传感器14可以测量气室3中气体的温度并将测得的温度传递给控制处理模块11；在气室3中，不同时段被检测的气体L5和零气L3由于吸收的紫外光强不一，使得紫外光强探头4在不同的气体通过时检测到的信号不同，信号经过控制处理模块处理形成相对应的浓度，再通过数码管显示装置16或者通讯装置显示出来，还可以通过通讯装置传送控制信号或检测到的臭氧浓度值信号。本实施的图中，所述通讯装置是485通讯装置18，它也可以是其他的通讯装置。

所述气室3的出气口32排放出的气体经过臭氧破坏器后成为不含臭氧的气体，再经过流量传感器16和气泵13，最后排到大气中；所述流量传感器将测得的流量信号传给控制处理模块11，经过控制处理模块11对流量信号进行处理，使得设备能获取实时流量，从而根据流量的变化控制气体切换装置7的通断时间，来控制被测气体和零气经过检测池1的时间，从而保证了检测采样的气体的单一性，不会出现被检测的气体和零气相互混合的情况，确保紫外光强探头检测的信号可靠性。

本发明的单光源的低浓度臭氧浓度检测仪经测试，具有性能稳定，精度高、体积小、携带方便等特点。并且在紫外灯管的预热时间和零点稳定上优点明显，如图4的紫外灯管预热及调零状态响应时间示意图所示，采用本发明技术方案的单光源的低浓度臭氧浓度检测仪，其紫外线灯管的预热，基本在2分钟时就已经达到相对稳定，且在紫外灯管稳定工作后，臭氧浓度仪零点几乎无漂移。而现有的臭氧浓度仪，其开机至达到紫外线灯管预热及零点稳定一般需要5分钟或更长时间。

采用本发明技术方案的臭氧浓度测试仪具有结构简单、测量精确、设备成本低、响应时间短、零点稳定无漂移的优点，通过改变检测池中气室的长度，本发明技术方案的单光源的低浓度臭氧浓度检测仪可以精确测量各种浓度级别的含臭氧气体，特别是微量臭氧气体浓度的测量。