專利名稱：一種具有在位標(biāo)定功能的在位式氣體分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及在位式氣體分析系統(tǒng)，特別涉及一種具有在位標(biāo)定功能的 在位式氣體分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在位式氣體分析系統(tǒng)與傳統(tǒng)采樣方式氣體分析系統(tǒng)不同，它不需要采樣和 預(yù)處理過程，克服了傳統(tǒng)采樣方式氣體分析系統(tǒng)的很多缺陷，具有系統(tǒng)簡單， 可靠性高，測量響應(yīng)速度快，分析精度高，可以測量氣體的濃度和速度等優(yōu)點(diǎn)， 在現(xiàn)代工業(yè)，科研，環(huán)保等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。在位式氣體分析系
統(tǒng)可以采用多種吸收光譜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，如非分光紅外光譜(NDIR)技術(shù)，差分 光學(xué)吸收光譜(DOAS)技術(shù)，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TOLAS)技術(shù)。
一種較常用的在位式氣體分析系統(tǒng)，包括光發(fā)射、光接收裝置、信號分析 裝置以及測量探頭。在被測氣體管道上開有一個孔，在孔上焊接機(jī)械連接結(jié)構(gòu) 如法蘭，光發(fā)射、光接收裝置、信號分析裝置通過機(jī)械連接結(jié)構(gòu)安裝在被測氣 體管道上，測量探頭伸入被測過程氣體管道內(nèi)，在測量探頭端面處安裝有光折 返裝置，測量探頭上設(shè)有測量開口使過程氣流與測量光束作用。當(dāng)被測氣體含 有較多粉塵等物質(zhì)時，降低了測量開口內(nèi)的測量光的透過率。為了解決這個技 術(shù)問題，通常是在測量開口上覆蓋一過濾器，過濾掉被測氣體中的粉塵等固體 顆粒物，使被測氣體進(jìn)入測量開口內(nèi)。但這種技術(shù)方案也有不足過濾器易堵 塞，這樣，被測氣體就不能進(jìn)入測量開口內(nèi)，即使由于氣體擴(kuò)散可以進(jìn)入測量 開口內(nèi)，但也會變成死氣，也即是不再置換、流動的氣體，使測量失去可靠性； 而且還要定期清理集結(jié)在過濾器上的粉塵等固體顆粒物。
光源和電子元器件等的老化會導(dǎo)致分析系統(tǒng)參數(shù)的緩慢漂移，影響測量的 準(zhǔn)確性，因此需要對在位式氣體分析系統(tǒng)進(jìn)行周期性的標(biāo)定。目前有少數(shù)幾種 具有在位標(biāo)定功能的在位氣體分析系統(tǒng)。
一種具有在位標(biāo)定功能的在位式氣體分析系統(tǒng)，與上述系統(tǒng)不同的，還包括標(biāo)定裝置，該標(biāo)定裝置包括反射鏡、控制裝置和標(biāo)定氣體室。在分析系統(tǒng)測 量時，經(jīng)所述控制裝置控制使所述反射鏡離開測量光路，所述光發(fā)射裝置發(fā)出 的光穿過標(biāo)定氣體室、系統(tǒng)內(nèi)的測量通道、被測氣體后被光折返裝置折返，后 再穿過被測氣體、系統(tǒng)內(nèi)的測量通道、標(biāo)定氣體室后被光接收裝置接收，接收 信號送所述分析裝置，從而得到被測氣體的參數(shù)，如濃度。此時，所述標(biāo)定氣 體室充有濃度為零的被測氣體(零氣)。在標(biāo)定時，控制裝置使所述反射鏡進(jìn)入 測量光路，標(biāo)定氣體室中充有濃度為零的被測氣體(零氣)。所述光發(fā)射裝置發(fā) 出的光穿過標(biāo)定氣體室、系統(tǒng)內(nèi)的測量通道后被反射鏡反射，后再穿過系統(tǒng)內(nèi) 的測量通道、標(biāo)定氣體室后被光接收裝置接收，從而進(jìn)行分析系統(tǒng)調(diào)零；之后 往所述標(biāo)定氣體室中充入濃度確定的被測氣體(標(biāo)氣)，從而進(jìn)行分析系統(tǒng)標(biāo)定。 該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在位標(biāo)定，但該技術(shù)的裝置復(fù)雜，比如設(shè)置在測量光路 上的反射鏡，要能夠把光發(fā)射裝置發(fā)出的光反射回光接收裝置；同時還需要控 制裝置使反射鏡離開和進(jìn)入測量光路，這要求較高的機(jī)械加工和裝配精度；再 有，所述反射鏡是運(yùn)動部件，造成在安裝和調(diào)試時難度增加；還有，在標(biāo)定時， 光發(fā)射裝置發(fā)出的光并沒有進(jìn)入被測氣體管道，也沒有被光折返裝置折返，造 成分析系統(tǒng)在標(biāo)定時和在測量時的工作狀況不同，標(biāo)定精度較低。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種具有在位標(biāo)定功能的在位式氣體分析系統(tǒng)，克服了 現(xiàn)有具有在位標(biāo)定功能的在位氣體分析系統(tǒng)裝置復(fù)雜、加工和安裝精度要求高， 安裝調(diào)試難度高、標(biāo)定精度低、測量可靠性低等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為 一種具有在位標(biāo)定功能的在位式氣體分析 系統(tǒng)，包括光發(fā)射裝置、光接收裝置、信號分析裝置、機(jī)械連接結(jié)構(gòu)和測量探 頭，光發(fā)射裝置和光接收裝置通過機(jī)械連接結(jié)構(gòu)配接在被測氣體管道上；所述 測量探頭的一端安裝光折返裝置；在所述測量探頭上安裝第一 C形管，所述氣 體分析系統(tǒng)還包括附加管、控制裝置和氣體置換裝置；
所述附加管是安裝在所述第一 C形管內(nèi)可轉(zhuǎn)動的第二 C形管，所述第二 C 形管轉(zhuǎn)動后可覆蓋第一 C形管的缺口，在被測氣體管道內(nèi)且在測量光路上形成 與被測氣體隔絕的密閉管道，通過轉(zhuǎn)動第二 C形管調(diào)節(jié)第二 C形管相對第一 C
形管的位置而使氣體分析系統(tǒng)處于標(biāo)定或測量狀態(tài)；
所述控制裝置用于使第二 C形管和第一 C形管形成與被測氣體隔絕的密閉 管道，由已知濃度氣體氣源、閥門和通氣接頭組成的氣體置換裝置與形成的密 閉管道連通。
作為優(yōu)選，所述控制裝置是安裝在所述第二 C形管上的手柄，所述手柄位 于被測氣體管道外的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)的徑向滑動槽內(nèi)。
作為優(yōu)選，所述第二C形管的內(nèi)部安裝有鏡片，轉(zhuǎn)動后的第二C形管與第
一 c形管的缺口密封配合，所述的通氣接頭與鏡片之間的第一 c形管連接。
作為優(yōu)選，在光接收裝置或光發(fā)射裝置與機(jī)械連接結(jié)構(gòu)之間設(shè)有氣體室， 標(biāo)定氣源與所述氣體室連接。
與現(xiàn)有的具有在位標(biāo)定功能的在位式氣體分析系統(tǒng)相比較，本實(shí)用新型的
有益效果為(l)裝置簡單，利用測量管道進(jìn)行在位標(biāo)定，無需運(yùn)動部件；(2) 裝置的裝配精度要求較現(xiàn)有技術(shù)要低，安裝調(diào)試容易；(3)標(biāo)定光程較長，標(biāo) 定結(jié)果可靠；(4)能夠做到實(shí)時在位標(biāo)定，使測量時和標(biāo)定時的光路不變，提 高了標(biāo)定精度；(5)測量可靠性高，在測量探頭上安裝的第一 C形管可以有效 地阻擋被測氣體中的粉塵等固體顆粒物，氣體可以進(jìn)入第一 C形管內(nèi)的測量光 路上并不斷置換，提高了測量的可靠性。

圖1是本實(shí)用新型的一種在位式氣體分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的另一種在位式氣體分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1、圖2中分析系統(tǒng)的控制裝置的剖面示意圖； 圖4是圖3中第一、第二 C形管在測量時的A-A圖； 圖5是圖3中第一、第二 C形管在標(biāo)定時的A-A圖； 圖6是帶有粉塵的氣體流過第一 C形管的示意圖。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳盡描述。 實(shí)施例1:
如圖1所示， 一種具有在位標(biāo)定功能在位式氣體分析系統(tǒng)，為非分光紅外
光譜(NDIR)氣體分析系統(tǒng)，包括光發(fā)射、接收裝置1和測量探頭2。所述光 發(fā)射、接收裝置1通過機(jī)械連接結(jié)構(gòu)安裝在被測氣體管道4上，光折返裝置26 安裝在測量探頭2的端面上。所述氣體分析系統(tǒng)還包括附加管和控制裝置。
如圖3所示，所述測量探頭2上還安裝第一C形管21。所述附加管是安裝 在所述第一 C形管21內(nèi)側(cè)可轉(zhuǎn)動的第二 C形管22，如圖4所示。所述第二 C 形管22轉(zhuǎn)動后能覆蓋第一C形管21的缺口，如圖5所示。
所述控制裝置是安裝在第二 C形管22 —端的手柄7,所述手柄7位于被測 氣體管道4外機(jī)械連接結(jié)構(gòu)的徑向滑動槽內(nèi)。
氣體置換裝置是第二C形管22的內(nèi)部安裝有鏡片24，第二C形管22上 設(shè)有0形圈23，使與第一C形管21密封，還設(shè)有0形圈25，使與機(jī)械連接結(jié) 構(gòu)保持密封；防止被測過程氣體6進(jìn)入到機(jī)械連接結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔徑中，兩個鏡片 24之間是一定長度的測量光程。所述第一 C形管21上設(shè)有通氣接頭31，已知 濃度氣體氣源33 (零氣和標(biāo)氣)通過閥門32和所述通氣接頭31連接，所述通 氣接頭31與兩個鏡片24之間的第一 C形管21連通。
光發(fā)射裝置1發(fā)出的光束穿過機(jī)械連接結(jié)構(gòu)、C形管的內(nèi)部后被所述光折返 裝置26折返，再穿過C形管、機(jī)械連接結(jié)構(gòu)的內(nèi)部后被光接收裝置l接收，接 收信號送信號分析裝置。
上述氣體分析系統(tǒng)的工作過程為在標(biāo)定時，轉(zhuǎn)動手柄7使第二 C形管22 覆蓋第一C形管21的缺口，如圖5所示，在被測氣體管道內(nèi)形成一圍繞測量光 束的基本密閉管道；控制閥門32通過通氣接頭31往所述基本密閉管道中充入 比被測氣體管道4內(nèi)壓強(qiáng)大的零氣，把所述基本密閉管道中的被測氣體置換為 零氣；從而對分析系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)零操作。然后控制閥門32向所述基本密閉管道中 充入比被測氣體管道4內(nèi)壓強(qiáng)大的標(biāo)氣，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定操作。
標(biāo)定完成后，轉(zhuǎn)動所述手柄7，從而轉(zhuǎn)回所述第二C形管22，如圖4所示。 關(guān)閉閥門32，停止往第一C形管21內(nèi)通標(biāo)氣，從而使分析系統(tǒng)恢復(fù)為測量狀態(tài)。 此時，第一 C形管21有效地阻擋了被測氣體中的粉塵等固體顆粒物進(jìn)入測量光 路，而氣體可以自由地進(jìn)入第一C形管21內(nèi)的測量光路中，如圖6所示。
實(shí)施例2:
如圖2所示， 一種具有在位標(biāo)定功能在位式氣體分析系統(tǒng)，為可調(diào)諧激光 吸收光譜(TDLAS)氣體分析系統(tǒng)，與實(shí)施例1不同的是，在靠近所述光接收 裝置1處設(shè)有氣體室5，氣體室5上有通氣接頭40、 43，標(biāo)定氣源42 (包括零 氣和標(biāo)氣)通過閥門41和通氣接頭40連接。
上述氣體分析系統(tǒng)的工作過程為在標(biāo)定時，轉(zhuǎn)動所述手柄7使第二C形 管22覆蓋第一C形管21的缺口，如圖5所示，在被測氣體管道4內(nèi)形成一圍 繞測量光束的基本密閉管道；控制閥門32通過通氣接頭31往所述基本密閉管 道中充入比被測氣體管道4內(nèi)壓強(qiáng)大的零氣，把所述基本密閉管道中的被測氣 體置換為零氣；同時，所述標(biāo)定氣源42通過閥門41、通氣接頭40向所述氣體 室5內(nèi)充入零氣，從而對分析系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)零操作。然后控制閥門41向所述氣體 室5內(nèi)充入標(biāo)氣，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定操作。
標(biāo)定完成后，轉(zhuǎn)動所述手柄25，從而轉(zhuǎn)回所述第二C形管22，如圖4所示。 關(guān)閉閥門32，停止往第一 C形管21內(nèi)通零氣；同時向所述氣體室5內(nèi)充入零氣， 從而使分析系統(tǒng)恢復(fù)為測量狀態(tài)。此時，第一C形管21有效地阻擋了被測氣體 中的粉塵等固體顆粒物進(jìn)入測量光路，而氣體可以自由地進(jìn)入第一C形管21內(nèi) 的測量光路中，如圖6所示。
需要指出的是，上述實(shí)施方式不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。 本實(shí)用新型的關(guān)鍵是，在現(xiàn)有在位式氣體分析系統(tǒng)的測量探頭上安裝第一 C形 管，并在第一C形管內(nèi)安裝可轉(zhuǎn)動的第二C形管，所述第二C形管轉(zhuǎn)動后覆蓋 第一 C形管的缺口，在被測氣體管道內(nèi)且在測量光路上形成與被測氣體隔絕的 基本密閉管道，通過調(diào)節(jié)第二 C形管相對第一 C形管的位置而使氣體分析系統(tǒng) 處于標(biāo)定或測量狀態(tài)。在不脫離本實(shí)用新型精神的情況下，對本實(shí)用新型作出 的任何形式的改變均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種具有在位標(biāo)定功能的在位式氣體分析系統(tǒng)，包括光發(fā)射裝置、光接收裝置、信號分析裝置、機(jī)械連接結(jié)構(gòu)和測量探頭，光發(fā)射裝置和光接收裝置通過機(jī)械連接結(jié)構(gòu)配接在被測氣體管道上；所述測量探頭的一端安裝光折返裝置；其特征在于在所述測量探頭上安裝第一C形管，所述氣體分析系統(tǒng)還包括附加管、控制裝置和氣體置換裝置；所述附加管是安裝在所述第一C形管內(nèi)可轉(zhuǎn)動的第二C形管，所述第二C形管轉(zhuǎn)動后可覆蓋第一C形管的缺口，在被測氣體管道內(nèi)且在測量光路上形成與被測氣體隔絕的密閉管道，通過轉(zhuǎn)動第二C形管調(diào)節(jié)第二C形管相對第一C形管的位置而使氣體分析系統(tǒng)處于標(biāo)定或測量狀態(tài)；所述控制裝置用于使第二C形管和第一C形管形成與被測氣體隔絕的密閉管道，由已知濃度氣體氣源、閥門和通氣接頭組成的氣體置換裝置與形成的密閉管道連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置是安裝在 所述第二 C形管上的手柄，所述手柄位于被測氣體管道外的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)的徑 向滑動槽內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的分析系統(tǒng)，其特征在于所述第二C形管的內(nèi)部 安裝有鏡片，轉(zhuǎn)動后的第二C形管與第一C形管的缺口密封配合，所述的通氣 接頭與鏡片之間的第一 C形管連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的分析系統(tǒng)，其特征在于在光接收裝置 或光發(fā)射裝置與機(jī)械連接結(jié)構(gòu)之間設(shè)有氣體室，標(biāo)定氣源與所述氣體室連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有在位標(biāo)定功能的在位式氣體分析系統(tǒng)，包括光發(fā)射和光接收裝置、信號分析裝置、機(jī)械連接結(jié)構(gòu)和測量探頭，光發(fā)射和光接收裝置通過機(jī)械連接結(jié)構(gòu)配接在被測氣體管道上；在測量探頭上安裝第一C形管，分析系統(tǒng)還包括附加管、控制裝置和氣體置換裝置；附加管是安裝在第一C形管內(nèi)且轉(zhuǎn)動后覆蓋第一C形管的缺口的第二C形管，在被測氣體管道內(nèi)且在測量光路上形成與被測氣體隔絕的密閉管道，通過轉(zhuǎn)動第二C形管調(diào)節(jié)其相對第一C形管的位置而使分析系統(tǒng)處于標(biāo)定或測量狀態(tài)；控制裝置用于使第二C形管和第一C形管形成與被測氣體隔絕的密閉管道，由已知濃度氣體氣源、閥門和通氣接頭組成的氣體置換裝置與形成的密閉管道連通。
文檔編號G01N21/47GK201075086SQ200720113969
公開日2008年6月18日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者熊志才, 健 王, 鐘安平 申請人:聚光科技(杭州)有限公司