[实用新型]基于紫外DOAS差分吸收光谱技术的尾气遥测装置

说明书

一种基于紫外DOAS差分吸收光谱技术的尾气遥测装置，该尾气遥测装置包括氘灯、第一光纤跳线、第一离轴抛物镜、第一气室、反射镜、第二气室、第二离轴抛物镜和第二光纤跳线。本实用新型使用双气室设计，满足了NO和CH两种气体不同量程和检测下限的要求，在量程范围内，使检测准确性更高，检测下限更低；反射单元采用单透镜设计，减少元器件，增强设备稳定性；发射离轴抛物镜和接收离轴抛物镜之间有一定角度，可以实现远端单反射镜反射。

技术领域

本实用新型属于尾气遥测领域，具体涉及一种基于紫外DOAS差分吸收光谱技术的尾气遥测装置。

背景技术

随着我国机动车排放标准逐步升级，有效降低机动车尾气排放对环境空气质量的污染，发现并治理高排放的车辆，对于改善城市空气质量状况是非常必要的。现有的监测手段包括年检和日常的路检和巡检，同时基于光学技术的尾气遥测产品也有很多。

机动车尾气中常规的监测污染物是CO、CO₂、NO和CH，其中NO和HC，可以使用的方案包括TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)技术和DOAS(Differential Optical Absorption Spectroscopy，差分吸收光谱)技术，其中TDLAS技术所需的中红外量子级联激光器成本非常高，不利于产品的大范围销售推广。DOAS技术主要使用紫外DOAS差分吸收光谱技术。

目前，现有技术存在如下技术缺陷：

(1)紫外DOAS差分吸收光谱技术中的光源主要为闪烁氙灯和氘灯。闪烁氙灯为脉冲工作，且脉冲间隔过长，无法实现机动车尾气的实时遥测；氘灯为连续工作，但氘灯寿命较短，在实际使用中需要经常更换光源，重新调试光路，给设备的维护带来了困难。

(2)紫外DOAS差分吸收光谱技术中的气室使用单一气室，无法满足对不同气体不同量程的同时测量，且使用光学元器件过多，带来了更多的不稳定因素。

(3)紫外DOAS差分吸收光谱技术中的光谱仪为常规光谱仪，在紫外波段的响应不是很灵敏，影响测量的准确度和检测下限。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的之一在于提出一种基于紫外DOAS差分吸收光谱技术的尾气遥测装置，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于紫外DOAS差分吸收光谱技术的尾气遥测装置，包括氘灯、第一光纤跳线、第一离轴抛物镜、第一气室、反射镜、第二气室、第二离轴抛物镜和第二光纤跳线；

其中，氘灯发射出的紫外光经过第一光纤跳线传输到第一离轴抛物镜后变为平行光出射，进入第一气室后在空间传输一定距离并经过反射镜反射形成反射光；反射光在空间传输一定距离后经过第二气室后入射到第二离轴抛物镜的反射面，由第二离轴抛物镜反射后的反射光聚焦到第二光纤跳线，并由第二光纤跳线传输到光谱仪中进行计算。

基于上述技术方案可知，本实用新型的基于紫外DOAS差分吸收光谱技术的尾气遥测装置相对于现有技术至少具有以下优势之一：

(1)光源端：使用光纤耦合氘灯，在光源寿命到期时，易于更换，且无需重新调试光路；对氘灯供电电源进行了改进，使其工作寿命大大增加；

(2)气室端：使用双气室设计，满足了NO和CH两种气体不同量程和检测下限的要求，在量程范围内，使检测准确性更高，检测下限更低；反射单元采用单透镜设计，减少元器件，增强设备稳定性；发射离轴抛物镜和接收离轴抛物镜之间有一定角度，可以实现远端单反射镜反射；

(3)光谱仪端：使用紫外DOAS差分吸收光谱技术专用光纤光谱仪，采用温度控制系统可以提高光纤光谱仪的稳定性和重复性；采用紫外增强技术可以提高光纤光谱仪对紫外光的检测下限；更适用于使用紫外DOAS差分吸收光谱技术的特殊应用场景，如超低量程测量和开放光程测量。