專(zhuān)利名稱(chēng)：空氣中二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)和自動(dòng)控制領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種空氣中二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。
背景技術(shù)：
環(huán)境空氣中的主要污染成份是SO2、NOx和10微米以下的固態(tài)粉塵顆粒。SO2和NOx是引起酸雨和光化學(xué)煙霧的主要原因?，F(xiàn)有的監(jiān)測(cè)方法是化學(xué)分析法，由于要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣、實(shí)驗(yàn)室分析，所以無(wú)法對(duì)空氣中的污染成份進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)。已有美國(guó)Monitor公司88系列的空氣中二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，雖然技術(shù)較先進(jìn)，精度較高，但是價(jià)格昂貴，且其紫外光源為直流供電，直流發(fā)光，用電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)光調(diào)制盤(pán)進(jìn)行機(jī)械調(diào)制，有可動(dòng)部件，穩(wěn)定性不好，不易操作維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種空氣中二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，采用紫外熒光法的空氣質(zhì)量SO2自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并采用國(guó)際上最新的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法，設(shè)計(jì)出工作穩(wěn)定可靠、易于操作維護(hù)和造價(jià)低的空氣中二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。為開(kāi)展環(huán)境綜合治理，改善環(huán)境質(zhì)量提供連續(xù)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的技術(shù)及儀器。
一種空氣中二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，包括零氣滌去器，閥模塊，粒子和碳烴預(yù)處理器，紫外光源，氣路參數(shù)檢測(cè)室，泵，熒光反應(yīng)室，濾光片，光電倍增管，預(yù)處理器，其特征在于紫外光源連接有電調(diào)制器，電調(diào)制器和計(jì)算機(jī)連接，紫外光源發(fā)出的光用電脈沖調(diào)制進(jìn)入熒光反應(yīng)室。
光電倍增管連接有預(yù)處理器和計(jì)算機(jī)，光電倍增管的測(cè)量與紫外光源的電脈沖調(diào)制同步。
系統(tǒng)控制和測(cè)量的電信號(hào)均由預(yù)處理器及計(jì)算機(jī)進(jìn)行。
本實(shí)用新型紫外光源用電脈沖調(diào)制，光電倍增管的探測(cè)與紫外光源的脈沖調(diào)制同步，解決了探測(cè)器的溫度壓力流量補(bǔ)償問(wèn)題、微機(jī)控制的全智能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法、水蒸氣的干擾問(wèn)題、過(guò)濾器和洗滌器材料的選取、不影響測(cè)量樣品的去芳香脛技術(shù)、脈沖紫外光源的穩(wěn)定性、數(shù)字卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)問(wèn)題、系統(tǒng)與微機(jī)的遙控監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葐?wèn)題。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理是所需測(cè)量的環(huán)境空氣經(jīng)閥模塊進(jìn)入到粒子和碳?xì)漕A(yù)處理器后進(jìn)入熒光反應(yīng)室，熒光反應(yīng)室是高靈敏度熒光反應(yīng)，它與空氣中二氧化硫的含量相對(duì)應(yīng)，反應(yīng)后氣體進(jìn)入氣路參數(shù)檢測(cè)室，進(jìn)行溫度、流量、壓力的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行氣路補(bǔ)償，氣路經(jīng)氣路檢測(cè)室之后，用泵排出，環(huán)境氣體通過(guò)零氣滌去器清除空氣中的SO2，作為標(biāo)定儀器之用，在光路系統(tǒng)中去掉美國(guó)Monitor公司生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)和光調(diào)制盤(pán)，將直流供電的紫外光源，即紫外光源用電脈沖調(diào)制，與之對(duì)應(yīng)的是光脈沖通過(guò)熒光反應(yīng)室經(jīng)濾光片到達(dá)光電倍增管也由電控制，光電倍增管的檢測(cè)與紫外光源的脈沖調(diào)制同步。其中濾光片是350MM的濾光片，在此波段只對(duì)檢測(cè)SO2有波峰信號(hào)，具有針對(duì)性。
本實(shí)用新型使用了一個(gè)參比檢測(cè)器監(jiān)測(cè)來(lái)自鋅燈的發(fā)射光，校正鋅燈的短時(shí)波動(dòng)；內(nèi)裝的活性碳凈氣器向監(jiān)測(cè)儀提供無(wú)SO2的零空氣。因此，可以通過(guò)對(duì)清除SO2的空氣定期采樣，以監(jiān)測(cè)熒光本底信號(hào)，從而消除零點(diǎn)漂移。在樣品池內(nèi)保持恒溫，光電倍增管進(jìn)行冷卻，這樣可以減小由于溫度效應(yīng)帶來(lái)的電噪聲。
本實(shí)用新型還具有溫度與壓力補(bǔ)償，通過(guò)對(duì)用于標(biāo)度監(jiān)測(cè)儀的已知濃度氣體的測(cè)量調(diào)整標(biāo)度比。儀器具有自動(dòng)過(guò)量程特性，可完成自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換。
本實(shí)用新型采用了先進(jìn)的Kalman數(shù)字濾波器。是經(jīng)典的最優(yōu)線性濾波器，從遞歸型估計(jì)器出發(fā)，以均方估計(jì)誤差最小為準(zhǔn)則對(duì)響應(yīng)時(shí)間和信噪比進(jìn)行最佳優(yōu)化。濾波器根據(jù)測(cè)定值的變化率，通過(guò)改變時(shí)間常數(shù)，改善系統(tǒng)信噪比。若信號(hào)迅速變化，則儀器允許快速響應(yīng)。若信號(hào)穩(wěn)定，用較長(zhǎng)積分時(shí)間降低噪聲。系統(tǒng)連續(xù)地分析信號(hào)，并使用相適應(yīng)的濾波時(shí)間。整個(gè)儀器系統(tǒng)控制和測(cè)量的電信號(hào)均由預(yù)處理及計(jì)算機(jī)進(jìn)行。
本實(shí)用新型主要性能指標(biāo)為量程自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換0～20ppm，分辨率為0.001ppm；噪聲0.5ppb；可檢測(cè)的最低限1ppb；溫度漂移0.1ppb/℃；滯后時(shí)間小于20秒；線性誤差2％滿(mǎn)量程；精度2％讀數(shù)。
本實(shí)用新型具有工作穩(wěn)定、性能可靠、精度高、易于操作和高性能價(jià)格比等特點(diǎn)。可以滿(mǎn)足我國(guó)空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)的需要。


圖1為美國(guó)Monitor公司88系列空氣中二氧化硫自動(dòng)檢測(cè)儀簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本實(shí)用新型空氣中二氧化硫自動(dòng)檢測(cè)儀簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1、圖2。其中，1、零氣滌去器，2、閥模塊，3、粒子和碳烴預(yù)處理器，4、光調(diào)制盤(pán)，5、紫外光源，6、電動(dòng)機(jī)，7、氣路參數(shù)檢測(cè)室，8、泵，9、熒光反應(yīng)室，10、濾光片，11、光電倍增管，12、預(yù)處理器，13、計(jì)算機(jī)AB環(huán)境氣入口、C氣路出口，14、電調(diào)制器。
圖2中氣路環(huán)境氣體經(jīng)A、B輸入，A經(jīng)零氣滌去器1到閥模塊2，到粒子和碳烴預(yù)處理器3，到熒光反應(yīng)室9，到氣路參數(shù)檢測(cè)室7經(jīng)泵8排入氣路出口C。在光路中有紫外光源5和電調(diào)制器14連接，紫處光源5用電脈沖調(diào)制，熒光反應(yīng)室9后連接有濾光片10、光電倍增管11，光電倍增管11后連接有預(yù)處理器12和計(jì)算機(jī)13，光電倍增管11的測(cè)量與紫外光源5的脈沖調(diào)制同步。光電倍增管11的電信號(hào)均由預(yù)處理器12送入計(jì)算機(jī)13進(jìn)行處理和控制。
本實(shí)用新型和美國(guó)Monitor公司88系列空氣中二氧化硫自動(dòng)檢測(cè)儀相比，用電調(diào)制器14取代了電動(dòng)機(jī)6和光調(diào)制盤(pán)4。其余不變。
權(quán)利要求1.一種空氣中二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，包括零氣滌去器，閥模塊，粒子和碳烴預(yù)處理器，紫外光源，氣路參數(shù)檢測(cè)室，泵，熒光反應(yīng)室，濾光片，光電倍增管，預(yù)處理器，其特征在于紫外光源連接有電調(diào)制器，電調(diào)制器和計(jì)算機(jī)連接，紫外光源發(fā)出的光用電脈沖調(diào)制進(jìn)入熒光反應(yīng)室。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為一種空氣中二氧化硫自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，包括紫外光源、熒光反應(yīng)室、光電倍增管、電測(cè)控系統(tǒng)，紫外光源連接有電調(diào)制器，紫外光源用電脈沖調(diào)制，將已有技術(shù)中的機(jī)械調(diào)制光信號(hào)為電調(diào)制光信號(hào)，并使電調(diào)制與光電倍增管檢測(cè)同步，克服了已有技術(shù)儀器性能不夠穩(wěn)定，操作維修不便等缺點(diǎn)，性能可靠，性?xún)r(jià)比高，易操作，可用于空氣中SO
文檔編號(hào)G01N21/64GK2607573SQ02245548
公開(kāi)日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2002年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月14日
發(fā)明者劉建國(guó), 魏慶農(nóng), 劉文清, 王亞萍, 宋炳超, 謝品華, 鄭朝暉, 王鋒平, 張長(zhǎng)秀, 黃書(shū)華, 汪世美 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所