[发明专利]模块化式多组分红外气体分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化式多组分红外气体分析装置，该装置可以同时分析多个组分的气体浓度，适用于工业、环保及科研等领域。

背景技术

分子由原子和外层电子组成，各外层电子的能量是不连续的分立数值，即电子是处在不同的能级中。分子中除了电子能级之外，还有组成分子的各个原子间的振动能级和分子自身的转动能级。

当从外界吸收电磁辐射能时，电子、原子、分子受到激发，会从较低能级跃迁到较高能级。将频率为v的电磁辐射通过气体物质时，如果电磁辐射的能量恰好等于某两个能级的能量之差时，便会被某种粒子吸收并产生相应的能级跃迁，该电磁辐射的波长和频率称为某种粒子的特征吸收波长和特征吸收频率。

被测气体对中红外光线的吸收是红外气体分析器分析气体的基础，吸收规律符合朗伯－比尔定律。

基于气体的红外吸收光谱特性，非单元素的极性气体分子在中红外（2.5～25μm）波段存在着分子振动能级的基频吸收谱线，因此红外气体分析装置灵敏度高，既可以用于常量分析，又可以用于微量分析；且选择性好，可以实现背景气体对测量分析没有影响。精心设计的红外气体分析装置具有很好的稳定性，能用于连续分析气体浓度，适合在线使用。

红外气体分析装置中使用的检测器，目前主要有薄膜电容检测器、微流量检测器、半导体检测器和热释电检测器四种。根据结构和工作原理上的差别，可以将上述四种检测器分成两类，其中前两种检测器属于气动检测器，后两种检测器属于固体检测器。

半导体检测器和热电检测器中没有可移动部件，其检测元件均为固体器件，根据这一特征我们将其统称为固体检测器。固体检测器直接对红外辐射能量有响应，它对被测气体特征吸收光谱的选择性是借助于窄带干涉滤光片实现的。

传统红外气体分析装置只能实现单个气体组分的浓度分析，当需要分析多个组分时，就必须使用多个装置。多个装置的使用使得分析系统内的装置数量过多，且结构复杂，而且造成资源和能源的浪费。

本发明的模块化式多组分红外气体分析装置，可以对多种气体组分同时分析，实现一个装置同时测量多个气体组分的浓度。装置结构紧凑、体积小巧、可靠性高，尤其是稳定性好、抗干扰能力强、受环境温度影响小，适合样气和环境恶劣的流程工业以及环保(如CEMS)、科研等领域在线使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化式多组分气体分析装置。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种模块化式多组分气体分析装置，包括单组分红外气体分析模块、电化学气体分析模块、气路、底板及安装于底板之下的加热板；其中单组分红外气体分析模块，包括检测器、用于安装检测器的检测器座、密封垫、气室座、粘接于气室座的晶片、安装于气室座的气嘴、用于流通被测气体的气室管、光源、用于安装光源的光源座及分别安装于检测器座和光源座的温度传感器；其中电化学气体分析模块，包括底座、电化学传感器及安装于底座的气嘴。

该分析装置内可安装1至4个单组分红外气体分析模块。

该分析装置内可安装1个电化学气体分析模块，或不安装电化学气体分析模块。

各个所述单组分红外气体分析模块的气嘴之间，所述单组分红外气体分析模块的气嘴与所述电化学气体分析模块的气嘴之间，通过内径1mm至6mm的气路管相连。

所述检测器座和光源座上分别安装有温度传感器；所述检测器座和光源座被所述加热板分别加热，加热温度范围为35℃至65℃。

所述检测器安装于所述检测器座内；所述光源安装于所述光源座内。

所述检测器座与所述气室座之间安装有所述晶片和所述密封垫；所述光源座与所述气室座之间安装有所述晶片和所述密封垫。

所述气室管两端安装有所述气室座，气室座上安装有所述气嘴；所述气室管的材料为金属，长度为1mm至300mm。

所述气室管长度不大于30mm时，将两端的所述气室座合为一体加工，并不安装所述气室管。

所述检测器座与所述气室座之间通过紧固件连接；所述光源座与所述气室座之间通过紧固件连接。

所述检测器为双通道固体检测器，一个为分析通道，另一个为参比通道。

所述光源为MEMS红外脉冲光源，调制频率范围为1Hz至100Hz。

本发明所述模块化式多组分红外气体分析装置的特点是：

1、MEMS红外光源是电调制的脉冲光源，具有较高的调制频率，符合红外检测器的特性要求。

2、双通道固体检测器的使用缩小了红外检测器的体积，并且有效提高了装置的稳定性。

3、高精度恒温控制降低了环境温度对装置测量的影响。