專利名稱：一種紅外氣體分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種紅外氣體分析儀。
背景技術(shù)：
由于大多數(shù)氣體分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜都在紅外波段，當(dāng)入射紅外輻射的頻率與 分子的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)特征頻率相同時(shí)，紅外輻射就會(huì)被氣體分子所吸收，引起輻射強(qiáng)度的衰減。 紅外氣體分析儀就是利用這種氣體分子對(duì)紅外輻射吸收的原理而制成，具有測(cè)量精度高， 速度快以及能連續(xù)測(cè)定等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、機(jī)械加工、制藥、生化、環(huán)境保 護(hù)、質(zhì)量監(jiān)測(cè)、水泥等領(lǐng)域和汽車工業(yè)(發(fā)動(dòng)機(jī)性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng))、高純氣體的品質(zhì)檢驗(yàn)，也可 以應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室氣體分析?，F(xiàn)有大多數(shù)紅外氣體分析儀都采用紅外熱光源，發(fā)光效率差，并 容易引入熱干擾等問題；紅外檢測(cè)室的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易受溫度變化的影響；傳統(tǒng)的薄膜 電容式傳感器的抗震動(dòng)能力差，而且具有頻率響應(yīng)特性差的缺陷；這些因素都很大程度上 影響了整個(gè)測(cè)量的精度、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種紅外氣體分析儀，采用效率更高的紅 外光源，結(jié)構(gòu)更合理的紅外檢測(cè)室，性能更優(yōu)的傳感器，以增強(qiáng)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，提高 測(cè)量的準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種紅外氣體分析儀，它由 LED紅外光源、光路斬波器、樣氣室、濾光片、干擾氣體濾室、紅外檢測(cè)室、傳感器、信號(hào)調(diào)理 小板、主板和人機(jī)接口組成，所述紅外檢測(cè)室包括前檢測(cè)室和后檢測(cè)室，所述傳感器連接于 前檢測(cè)室和后檢測(cè)室之間；所述紅外檢測(cè)室的后檢測(cè)室?guī)в锌缮炜s加長(zhǎng)氣室，為與后檢測(cè) 室連通的擴(kuò)展部。其中，所述后檢測(cè)室和擴(kuò)展部之間設(shè)有濕度校準(zhǔn)片。其中，所述濾波器包括充入有可吸收干擾波長(zhǎng)紅外光的氣體的干擾氣體濾室和串 聯(lián)置于該干擾氣體濾室之后的濾光片。其中，所述傳感器采用微橋型空氣質(zhì)量流量傳感器或單晶硅壓阻式微差壓傳感
ο其中，所述紅外光源采用LED冷光源。本實(shí)用新型的有益效果是1)本實(shí)用新型采用了空間結(jié)構(gòu)從空氣動(dòng)力學(xué)角度考慮設(shè)計(jì)的檢測(cè)室，該檢測(cè)室包 括前檢測(cè)室和后檢測(cè)室，而后檢測(cè)室又由連通的主部和擴(kuò)展部組成，一方面，這樣使得前檢 測(cè)室和后檢測(cè)室中的被測(cè)氣體在吸收紅外光之后產(chǎn)生的流量更加均勻，具有較好的頻率響 應(yīng)特性，進(jìn)而提高了傳感器測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；另一方面，可在主部和擴(kuò)展部之間設(shè)置一溫 度校準(zhǔn)片，可通過調(diào)整溫度校準(zhǔn)片到適當(dāng)位置以去除濕度影響，進(jìn)一步保證了傳感器測(cè)量 結(jié)果的準(zhǔn)確性。[0011]2)由于目前紅外氣體分析儀通常采用的鎳锘絲光源熱穩(wěn)定性差、壽命短、測(cè) 量誤差大，本實(shí)用新型采用LED冷光源替換鎳锘絲光源作為紅外光源，使用壽命可長(zhǎng)達(dá) 3000-25000小時(shí)，可靠性高，發(fā)光效率是傳統(tǒng)熱光源的三到四倍，極好地解決了熱干擾的問題。3)現(xiàn)有的紅外氣體分析儀通常采用薄膜電容微音器作為傳感器，具有頻響特性 差和對(duì)震動(dòng)敏感的缺點(diǎn)，而本實(shí)用新型將薄膜電容微音器替換為微橋型空氣質(zhì)量流量傳感 器，該傳感器利用傳熱原理，實(shí)現(xiàn)所測(cè)空氣質(zhì)量流量與輸出電壓信號(hào)的線性轉(zhuǎn)換，且采用 ISO技術(shù)封裝，具有很高的可靠性、重復(fù)性和穩(wěn)定性。這樣從傳感器層面杜絕了震動(dòng)對(duì)測(cè)量 的影響，避免了傳統(tǒng)傳感器存在的漏氣問題。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的紅外氣體分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
通常，紅外氣體分析儀的測(cè)量原理是建立在一種氣體只能吸收其特征波長(zhǎng)段紅外 線的特性基礎(chǔ)上的，即是基于大多數(shù)非對(duì)稱氣體分子對(duì)紅外線波段中一定波長(zhǎng)具有吸收功 能，而且其吸收程度與被測(cè)氣體的濃度有關(guān)。如CO能夠吸收4. 5-5μπι波長(zhǎng)的紅外光線，CH4 能吸收2. 3 μ m、3. 4 μ m、7. 6 μ m紅外線。本實(shí)施例中，紅外氣體分析儀的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括傳感器6、紅外光源1以及 在紅外光路傳播方向上串聯(lián)放置在紅外光源之后的斬波器2、樣氣室3、濾波器4、檢測(cè)室5; 其中，樣氣室3兩端的殼壁上設(shè)有進(jìn)氣口 3-1和出氣口 3-2，被測(cè)氣體以一定流速?gòu)倪M(jìn)氣口 3-1進(jìn)入、從出氣口 3-2流出；濾波器4包括濾波氣室4-1和濾波片4-2，濾波氣室4_1中充 入可吸收干擾波長(zhǎng)紅外光的氣體，而濾波片4-2為窄帶帶通型，用以濾除紅外光中未用波 長(zhǎng)部分；檢測(cè)室5中充滿被測(cè)氣體，包括前檢測(cè)室5-1和后檢測(cè)室5-2，后檢測(cè)室5-2又與 擴(kuò)展部7連通；傳感器6連接于前檢測(cè)室5-1和后檢測(cè)室5-2之間。為提高測(cè)量的準(zhǔn)確度、增強(qiáng)抗震性能，本實(shí)施例中，紅外光源1采用LED冷光源，傳 感器5采用微橋型空氣質(zhì)量流量傳感器。上述紅外氣體分析儀在工作時(shí)，紅外光源1發(fā)出寬譜紅外光并在被斬波器2調(diào)制 成一定頻率的脈沖光后進(jìn)入樣氣室3 ；被測(cè)氣體以一定流速?gòu)倪M(jìn)氣口 3-1充入樣氣室3，吸 收通過樣氣室3中的紅外光中的部分波段后從出氣口 3-2排出；之后部分波段被被測(cè)氣體 吸收后的紅外光通過濾波器4，濾波氣室4-1中充入的氣體吸收紅外光中干擾波長(zhǎng)部分，濾 波片4-2選出干擾波長(zhǎng)已被吸收的紅外光中的特定窄帶波段，濾除其它未用的波段；最后， 紅外光進(jìn)入充滿被測(cè)氣體的檢測(cè)器5，經(jīng)前后檢測(cè)室的不對(duì)稱吸收產(chǎn)生的流量差，傳感器5 捕獲該流量差信號(hào)，在后續(xù)過程中根據(jù)該流量差信號(hào)來判斷分析出被測(cè)氣體中量測(cè)對(duì)象成 分的濃度。紅外光在進(jìn)入檢測(cè)室5中時(shí)，前檢測(cè)室中的被測(cè)氣體會(huì)吸收紅外光的部分波長(zhǎng) 而膨脹，后檢測(cè)室中的被測(cè)氣體會(huì)進(jìn)一步吸收紅外光而膨脹，從而在前檢測(cè)室和后檢測(cè)室 之間會(huì)產(chǎn)生流量差，由于后檢測(cè)室設(shè)計(jì)有擴(kuò)展部，使得該流量更加均勻，所以傳感器6的測(cè) 量更加準(zhǔn)確。[0019]以S02分析儀為例，干擾成分有CH4、H2O, CO2,則濾波氣室4_1中充入CH4、CO2氣 體，能將紅外光源1的光譜中這些氣體所能吸收的譜線全部吸收，所以進(jìn)入檢測(cè)室5中紅外 光的光強(qiáng)的變化與CH4、⑶2的干擾無關(guān)，這樣，CH4、⑶2的干擾通過濾波氣室(4-1)得到了補(bǔ) 償，同時(shí)(X)2可吸收多余的傳熱；濾光片4-2讓6. 5 um、um (SO2的特征吸收波段)的紅外 光進(jìn)入檢測(cè)室，把透過光限定在吸收范圍中；另外，后檢測(cè)室5-2和擴(kuò)展部7之間可設(shè) 置一個(gè)濕度校準(zhǔn)片(圖中未畫出)，可隨時(shí)通過調(diào)整校準(zhǔn)片到適當(dāng)位置以去除濕度影響，所 以傳感器6捕獲到的信號(hào)是將多種干擾組分去除或補(bǔ)償后期望得到的純凈信號(hào)。以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，僅僅參照較佳實(shí)施例對(duì) 本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù) 方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本 實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種紅外氣體分析儀，它由LED紅外光源、光路斬波器、樣氣室、濾光片、干擾氣體 濾室、紅外檢測(cè)室、傳感器組成，其特征在于，所述紅外檢測(cè)室包括前檢測(cè)室和后檢測(cè)室，所 述傳感器連接于前檢測(cè)室和后檢測(cè)室之間；所述紅外檢測(cè)室的后檢測(cè)室?guī)в锌缮炜s加長(zhǎng)氣 室，為與后檢測(cè)室連通的擴(kuò)展部。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征在于，所述后檢測(cè)室和擴(kuò)展部之間設(shè) 有濕度校準(zhǔn)片。
3.如權(quán)利要求1或2所述的紅外氣體分析儀，其特征在于，所述濾波器包括充入有可吸 收干擾波長(zhǎng)紅外光的氣體的干擾氣體濾室和串聯(lián)置于該干擾氣體濾室之后的濾光片。
4.如權(quán)利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征在于，所述傳感器采用微橋型空氣質(zhì) 量流量傳感器或單晶硅壓阻式微差壓傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征在于，所述紅外光源采用LED冷光源。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種紅外氣體分析儀，它由LED紅外光源、光路斬波器、樣氣室、濾光片、干擾氣體濾室、紅外檢測(cè)室、傳感器組成，紅外檢測(cè)室包括前檢測(cè)室和后檢測(cè)室，傳感器連接于前檢測(cè)室和后檢測(cè)室之間；紅外檢測(cè)室的后檢測(cè)室?guī)в锌缮炜s加長(zhǎng)氣室，為與后檢測(cè)室連通的擴(kuò)展部。本實(shí)用新型采用LED冷光源作為紅外光源，解決了熱干擾的問題；采用微橋型空氣質(zhì)量流量傳感器，杜絕了環(huán)境震動(dòng)的影響，避免了漏氣問題；采用紅外后檢測(cè)室可伸縮加長(zhǎng)氣室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了衡量氣體濃度的測(cè)量能力和可靠性；因而本實(shí)用新型具有較好的頻率響應(yīng)特性，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性，檢出限、重現(xiàn)性、精確度、穩(wěn)定性和可靠性等性能。
文檔編號(hào)G01N21/35GK201926623SQ201020657209
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者何任群, 劉武平, 劉榮祁, 周志斌, 尹彪, 曾永龍, 李明, 李海輝, 林偉華, 梁師偉, 王永紅, 胡和娟, 趙占兵, 陳曄, 黃先鋒, 黃寶進(jìn) 申請(qǐng)人:深圳市賽寶倫計(jì)算機(jī)技術(shù)有限公司