[发明专利]一种高精度氮氧化物与二氧化硫检测仪器

说明书

本发明提供了一种高精度氮氧化物与二氧化硫监测仪器，通过气泵分别将背景气体和待测气体先后泵入长光程吸收池腔体内，驱动氘灯光源发出紫外光，气体样品分子与紫外光束在长光程吸收池中相互作用，利用光谱仪将紫外光束进行分光，并将光信号转换成电信号送入控制与处理单元，控制与处理单元根据建好的吸光度‑浓度关系模型，计算出待测气体中的NO浓度和SO2浓度；本发明具有适用性好、分辨率高、成本低、无污染等优点。

技术领域

本发明属于有毒有害气体监测技术领域，具体涉及一种高精度氮氧化物与二氧化硫检测仪器。

背景技术

氮氧化合物和二氧化硫均是大气中的主要污染物，是衡量大气是否遭到污染的重要标志。

目前应用大气环境中SO₂、NO_x的监测方法主要采用电化学、离子色谱法、质谱法等方法进行测量。但是上述方法存在体积重量大、测量精度低、使用寿命较短、恢复时间长、过载能力差、仪器受环境影响较大、难以适应恶劣的检测环境等诸多问题。

光谱分析法具有灵敏度高，响应快、稳定性、测量范围大、选择性好、可靠性好、可以快速和连续检测好等诸多优点，可实现对SO₂、NO_x实时在线高精度测量。

目前光谱分析法包括化学发光法与紫外差分吸收光谱法，两种测SO₂与NO_x结果差别很小，相关分析结果表明，具有可比性。

化学发光法是目前硫化物和氮氧化物测定的主流方法，同时它也是国家环保总局和美国环保署推荐的氮氧化物定量分析方法。但是化学发光法也存在一些致命的缺陷如仪器对温度的依赖性强等，如自动气象站中的硫化物和氮氧化物分析仪必须靠空调恒温才能正常工作，而且体积重量大，不利于便携。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种一种高精度氮氧化物与二氧化硫检测仪器，具有适用性好、测量精度高的特点。

一种氮氧化物与二氧化硫检测仪器，其包括光源模块、连接光纤、紫外吸收池、光谱仪、控制与处理模块。

光源模块，采用氘灯光源，用于产生190nm-400nm紫外光；

紫外吸收池，为气体与紫外光束反应腔体；

光谱仪，将从紫外吸收池输出的紫外光束进行分光，通过CMOS探测器探测紫外光谱信息；

控制与处理电路，分析通入气体前后紫外光谱的吸光度，识别气体的浓度；根据通入气体前后紫外光谱的特征峰，识别气体组成。

较佳的，所述紫外吸收池包括气泵、腔体、两个石英聚焦透镜、球面反射镜M1、M2和M3；腔体一侧底部设置进气口，另一侧上部通过气泵设置出气口；球面反射镜M1、M2设置在腔体顶部，球面反射镜M3与M1和M2的反射面相对，设置在腔体底部；第一个石英聚焦透镜接收光纤送入的光源模块产生的紫外光束，聚焦后发射给球面反射镜M1或M2，经球面反射镜M1或M2反射到M3，紫外光束在三者之间多次反射后，与腔体内气体作用后，被第二个石英聚焦透镜接收，并通过光纤送入光谱仪。

进一步的，所述紫外吸收池还包括石英玻璃管，安装在腔体内，气体通入石英玻璃管内。

较佳的，所述光谱仪包括狭缝、凹面反射光栅、线阵探测器；从长光程紫外吸收池出来的光束经狭缝发散到凹面反射光栅，经其分光后，再由线阵探测器接收，得到紫外光谱，并转换为电信号。

较佳的，所述控制与处理模块用于：在紫外吸收池通入氮气时，接收线阵探测器获得的氮气紫外光谱；在紫外吸收池通入待测气体时，接收线阵探测器获得的待测气体紫外光谱；求该两个光谱的差分光谱，确定该待测气体的成分，并获得待测气体的吸光度；根据预存的吸光度-浓度关系模型，得到当前待测气体的浓度。