[发明专利]负滤波式双组份红外气体分析仪

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种红外气体分析仪，具体是一种负滤波式双组份红外气体分析仪，该仪器可广泛用于在线连续检测混合气体中CO、CO₂、CH₄、SO₂、NO等任两个组份的气体浓度。

背景技术

工业在线检测两个组份浓度时，一般需要两台单组份的分析仪器，单组份负滤波式红外仪具有零点稳定好、抗背景干扰性极强的优点，但双组份负滤波式红外仪由于每个组份需要两个滤光片，分别安装在滤波轮的敏化室和参比室上，而双组份就需要安装四片滤光片。不仅成本高，而且相同组份的两片滤光片其中心波长、带宽指标难于准确相同，形成了参比信号与测量信号包含的光谱量不准确相同，因而稳定性和抗背景干扰性不好，限制了负滤波式红外分析仪的发展与应用，这也是目前缺少双组份负滤波式红外仪的主要原因。

另一方面，负滤波式红外分析仪都有较重的滤波轮部件，而驱动它需要较大功率的电机，当滤波轮高速旋转时电机的发热大，轴承磨损大，电机故障率高，可靠性差，这是负滤波式红外仪可靠性差、寿命低的最关键的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有高稳定性的负滤波式双组份红外气体分析仪，该分析仪提高了双组份仪器的稳定性和抗背景干扰性及提高滤波轮驱动电机的可靠性。

本发明所述的负滤波式双组份红外气体分析仪，包括光源，设置在光源前端的滤波轮，滤波轮由滤波轮驱动电机带动，在滤波轮后对应位置设置气室，气室包括样气进口和样气出口；在气室末端设有检测器，检测器与信号放大及处理电路相连；其特征在于在光源和滤波轮之间设有与滤波轮同轴的切光片，切光片由与其相连的切光片驱动电机带动，在切光片上沿圆周方向均匀设有两组滤光片，在滤波轮设有与两组滤光片配合的两个组份参比室。

上述切光片一侧设有光电开关，该光电开关与处理电路中的PLC相连。

本发明中的滤波轮不需连续运转，而是由单片机定时切换滤波轮上的气室位置。两个组份的滤光片安装在切光片上，由切光片驱动电机连续驱动切光片转动。光路采用共模设计，即两个组份的任一组份的测量光信号和参比光信号是使用同一光源，同一气室、同一滤光片、同一检测器。仪器的电信号处理也采用共模设计，即所有电信号经过同一放大器、单片机的硬件处理。共模的含义是：使任一组份的测量信号误差和参比信号误差按同一比例变化，并以参比信号与测量信号的比例作为成份变量而保证消除不稳定误差影响。

附图说明

     图1是本发明的结构示意图。

     图2是切光片示意图，

     图3是滤波轮示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的负滤波式双组份红外气体分析仪，包括光源2，设置在光源前端的滤波轮6，滤波轮6由滤波轮驱动电机7带动，在滤波轮6后对应位置设置气室10，气室10包括样气进口8和样气出口9；在气室10末端设有检测器11，检测器11与信号放大及处理电路相连；在光源2和滤波轮6之间设有与滤波轮同轴的切光片4（图2），切光片4由与其相连的切光片驱动电机1带动，在切光片4上沿圆周方向均匀设有两组滤光片（图3），在滤波轮6设有与两组滤光片配合的两个组份参比室以及一个敏化室12。

本发明的工作特点：

（1）    提高双组份仪器稳定性及抗背景干扰性的措施

由于负滤波原理要求某组份的测量信号V_测和参比信号V_参是由相同光谱特征即同一滤光片的光所产生的信号。故两个组份只能用四个滤光片。本发明增设了切光片，滤光片安装在切光片上，只需两个滤光片与滤波轮的两个组份参比室配合，就可以测得两个组份的参比信号V_1参和V_2参，同时与滤波轮的敏化室配合，又可以测得两个组份的测量信号V_1测和V_2测。通过计算公式可计算出双组份成份浓度。因为本发明的双组份负滤波式仪器每个组份只用一个滤光片，测量信号与参比信号光谱完全相同，因而影响稳定性的误差和背景气体的干扰误差在浓度计算V_参/V_测时分子、分母同时变化可以抵消，从而提高仪器的稳定性和抗背景干扰性能。

（2）    提高仪器可靠性的技术措施