[发明专利]一种基于傅里叶变换的低浓度烟气紫外分析仪及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于烟气监测设备领域，尤其是一种基于傅里叶时频变换模型的低浓度SO₂等烟气紫外在线检测分析仪。 

背景技术

现有的傅里叶变换紫外分析仪通常是根据光的相干性原理设计的，是一种干涉型光谱仪。在利用傅里叶变换紫外光谱原理测量气体浓度的操作中，主要由三步完成：第一步，测量紫外干涉图，该图是一种时域谱；第二步，通过计算机对该时域谱图进行快速傅里叶变换计算，从而得到以波长或频率为函数的频域谱，即傅里叶变换紫外光谱图；第三步，找到待测气体的特征吸收峰、并测得峰高值或峰面积（即吸光度）；最后根据朗伯-比尔吸收定律，即可计算获得待测气体浓度值。例如：例如：例如：《光谱学与光谱分析》2000年02期“紫外傅里叶变换光谱仪干涉图数据处理”一文中公开了一种傅里叶变换紫外光谱仪干涉图数据处理方法、切趾函数和相位校正和光谱变换方法；其构建的分析模型精度较高，适合于痕量气体（ppb级）场合的分析和检测，不适合在线连续测量。 

2012年起，新版GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》规定：脱硫、脱硝后SO₂等烟气浓度须达到100mg/m3以下。这对于我国很多二氧化硫SO₂等污染源排放监测紫外分析NDUV系统和分析仪器在低量程测量时的准确性和稳定性提出了更高的要求。 

为此，国际上目前较多采用紫外差分或傅里叶紫外分析技术，来解决上述问题。这些技术的典型代表有：美国Cerex公司采用DOAS的紫外差分技术，芬兰GASMET采用的FTIR的傅里叶紫外分析技术，但DOAS紫外差分技术，一般只适宜监测痕量气体（ppb级）；FTIR傅里叶紫外分析技术，测量系统复杂，需要配套干涉仪等设施，设备价值昂贵，一般不适宜连续测量；目前，我国污染源分布在电力、钢铁、水泥等各种工业企业，污染源工况复杂多样，都面临污染物测量干扰因子多的难题，国外烟气监测仪器实际应用中存在“水土不服”和“标准不符”的现象。 

本专利针对艾默生公司（艾默生过程控制有限公司；Emerson process management）的基于傅里叶变换的检测器，检测器型号为：X-Stream-Core（包括配套电路板：GA-CZFPOWER V0.1）；在进行气体检测时，检测器可以根据获得的零气、标准气体和样气不同的光谱信号，转换获得光谱图以及样气的测量结果数据，本专利根据上述检测器独立开发配套适用的检测设备，开发适用于国内市场及环保标准的监测仪，打破国外公司的技术垄断。 

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明提供一种高精度、高分辨性的低浓度烟气紫外分析仪，能够适配目前现有的基于傅里叶变换的检测器的紫外分析仪，本发明采用的技术方案如下： 

本专利的基于傅里叶变换的低浓度烟气紫外分析仪，包括机箱（1）、加热控制单元（2）、输出显示单元（3）、数据采集处理单元（4）、供电电源（5）；机箱（1）内设置烟气管路，滤水过滤装置（6）设置在烟气管路进口，烟气管路上分别设置温度传感器、压力传感器、湿度传感器、氧传感器（7）、气态污染物检测单元（8）；所述的气态污染物检测单元（8）包括紫外光源（10）及设置在其后的遮光器，沿光路布置在遮光器后依次为测量气室（12）、滤光器（13）、检测传感器（14）；测量气室（12）沿光路方向分隔分别为样品池（18）、参比池（19），参比池（19）内封装中性气体，样品池（18）设样品池样气进口（16）和样品池样气出口（17）；所述的遮光器轮流遮挡紫外光源（10）发出的射向样品池（18）、参比池（19）的紫外光束。

所述的遮光器遮挡样品池（18）的频率为：120Hz至155Hz；遮光器遮挡参比池（19）的频率为：90Hz至125Hz 。 

所述的遮光器具体为切光器，切光器由驱动电机（23）和切光轮（11）组成，切光轮（11）外缘对应样品池（20）位置沿圆周方向设置测量侧开孔(29)，测量侧开孔的相对内缘对应参比池（21）位置沿圆周方向设置参比侧开孔(30)，见图5所示；驱动电机（23）驱动切光轮转动，间断性的遮挡紫外光源（10）发出的射向样品池（18）、参比池（19）的紫外光束。 

所述的基于傅里叶变换的低浓度烟气紫外分析仪，其特征在于：驱动电机（23）驱动切光轮（11）转动的转速为1830 rpm，转动频率为30.5Hz，测量侧开孔29设置4至5个，参比侧开孔30设置3至4个。切光轮采用的转动频率为30.5Hz，与工频50Hz错开，可避免工频干扰。