氣體分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)定樣品氣體中所包含的多種氣體的氣體濃度的氣體分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體分析儀的現(xiàn)有技術(shù)例如被專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)。對(duì)于該現(xiàn)有技術(shù)，參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。圖12是專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有技術(shù)的吸光分析儀。
吸光分析儀300利用紫外吸收法測(cè)定樣品氣體中所包含的NO2氣體(二氧化氮?dú)怏w)濃度。吸光分析儀300包括紫外光源301、可見(jiàn)光源302、參考單元303、樣品單元304、光引導(dǎo)機(jī)構(gòu)305、光檢測(cè)部306、控制部307及運(yùn)算部308。
[0003]紫外光源301為發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管。該紫外光的中心發(fā)光波長(zhǎng)為波長(zhǎng)360?400nm，如圖13的波長(zhǎng)-吸光系數(shù)特性圖所示，其包含在NO2氣體的吸光波長(zhǎng)頻帶內(nèi)。若將這種紫外光照射于N02氣體，則N02氣體進(jìn)行吸光。
[0004]可見(jiàn)光源302為發(fā)出可見(jiàn)光的發(fā)光二極管。該可見(jiàn)光的中心發(fā)光波長(zhǎng)比紫外光的波長(zhǎng)要大，如圖13的波長(zhǎng)-吸光系數(shù)特性圖所示，包含在NO2氣體的吸光波長(zhǎng)頻帶內(nèi)，但與紫外光的中心波長(zhǎng)不同。若將這種可見(jiàn)光照射于NO2氣體，則NO2氣體進(jìn)行吸光，但設(shè)定可見(jiàn)光源302的波長(zhǎng)，從而使得與上述N02氣體對(duì)紫外光的吸光相比，N02氣體對(duì)可見(jiàn)光的吸光變小。
[0005]參考單元303密封有基準(zhǔn)氣體。該基準(zhǔn)氣體例如為氮?dú)狻Ｍㄟ^(guò)窗303a、303b入射有紫外光、可見(jiàn)光。
[0006]樣品單元304被提供了作為測(cè)定對(duì)象的樣品氣體。通過(guò)窗304a、304b入射有紫外光、可見(jiàn)光O樣品氣體通過(guò)氣體入口 304c流入到樣品單元304內(nèi)，通過(guò)氣體出口 304d流出。
[0007]光引導(dǎo)機(jī)構(gòu)305包括反射鏡305a及半反射鏡305b。來(lái)自紫外光源301的紫外光、來(lái)自可見(jiàn)光源302的可見(jiàn)光在半反射鏡305b及反射鏡305a中反射，經(jīng)由參考單元303的窗303a從一端側(cè)導(dǎo)入到參考單元303內(nèi)。來(lái)自紫外光源301的紫外光、來(lái)自可見(jiàn)光源302的可見(jiàn)光透過(guò)半反射鏡305b，經(jīng)由樣品單元304的窗304a從一端側(cè)導(dǎo)入到參考單元304內(nèi)。在樣品單元304內(nèi)，Νθ2氣體進(jìn)行吸光。
[0008]光檢測(cè)部306包括光檢測(cè)器306a、306b。光檢測(cè)器306a設(shè)置在參考單元303的另一端側(cè)，檢測(cè)透過(guò)了該參考單元303的窗303b后的紫外光、可見(jiàn)光。光檢測(cè)器306b設(shè)置在樣品單元304的另一端側(cè)，檢測(cè)透過(guò)了樣品單元304的窗304b后的紫外光、可見(jiàn)光。
[0009]控制部307使紫外光源301及可見(jiàn)光源302以分時(shí)的方式進(jìn)行發(fā)光。光檢測(cè)部306獲得透過(guò)參考單元303及樣品單元304的2種波長(zhǎng)的透射光。由此，具有兩條光路、兩種波長(zhǎng)，獲得紫外透射光的樣品信號(hào)、可見(jiàn)透射光的樣品信號(hào)、紫外透射光的參考信號(hào)及可見(jiàn)透射光的參考信號(hào)這4個(gè)信號(hào)。
[0010]運(yùn)算部308經(jīng)由控制部307接收來(lái)自光檢測(cè)部306的4個(gè)信號(hào)，基于該4個(gè)信號(hào)來(lái)計(jì)算NO2氣體濃度。由此，可進(jìn)行對(duì)于紫外光源301及可見(jiàn)光源302的漂移補(bǔ)償、對(duì)于測(cè)定成分以外的其它成分干擾的修正、對(duì)于因樣品單元304的透射窗304a、304b的污垢和模糊而導(dǎo)致的光量下降的修正、對(duì)于靈敏度漂移的修正?？稍谶M(jìn)行上述修正的基礎(chǔ)上，計(jì)算NO2氣體濃度，提高測(cè)定精度。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0011][專利文獻(xiàn)I]日本專利特開(kāi)2011-149965號(hào)公報(bào)(發(fā)明名稱“吸光分析儀”)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0012]然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中，可測(cè)定氣體成分僅限于I種。因此，為了利用吸光法測(cè)定2種以上的氣體的濃度，按照氣體種類分別需要多個(gè)發(fā)出某種氣體吸光的波長(zhǎng)的發(fā)光單元和接收該光的受光單元。這樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了測(cè)定2種以上的氣體的濃度，存在結(jié)構(gòu)變多的問(wèn)題。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)中，即使要測(cè)定的氣體為I種，也無(wú)法測(cè)定SO2氣體(二氧化硫氣體)、NO氣體(一氧化氮?dú)怏w)。例如，如圖13所示，在紫外波長(zhǎng)區(qū)域的NO氣體的吸光中，也存在SO2氣體及NO2氣體的吸光，會(huì)受到其它氣體的影響。此外，在紫外波長(zhǎng)區(qū)域的SO2氣體的吸光中，也存在NO2氣體的吸光，會(huì)受到其它氣體的影響。
[0014]此外，在可見(jiàn)波長(zhǎng)區(qū)域(波長(zhǎng)400nm以上)的NO2氣體的吸光波長(zhǎng)中，沒(méi)有NO氣體及SO2氣體的吸光，可見(jiàn)透射光中未包含關(guān)于NO氣體及SO2氣體的信息。因此，無(wú)法對(duì)NO氣體、SO2氣體所產(chǎn)生的干擾進(jìn)行修正，或者，無(wú)法用于NO氣體、SO2氣體的濃度測(cè)定。
這樣，在樣品氣體中包含有NO氣體及SO2氣體的氣體成分的情況下，在現(xiàn)有技術(shù)中，難以分析這些NO氣體及SO2氣體的氣體成分。
[0015]此外，在利用吸光來(lái)測(cè)定NO氣體的情況下，如圖13所示，需要以波長(zhǎng)226nm以下的波長(zhǎng)來(lái)發(fā)光的光源。在該波長(zhǎng)區(qū)域發(fā)光的光源受限于氘燈、氙氣燈等燈光源、或利用了氮化鋁類化合物半導(dǎo)體(AlGaN等)的發(fā)光二極管。
[0016]前者的氘燈、氙氣燈等燈光源在光源的發(fā)熱、壽命、穩(wěn)定性上有問(wèn)題，且需要追加波長(zhǎng)濾光器等光學(xué)系統(tǒng)，裝置變得大型、復(fù)雜。
[0017]后者的發(fā)光二極管與燈光源相比能實(shí)現(xiàn)裝置的小型化、簡(jiǎn)化，但光功率不足，壽命也較短。此外，在波長(zhǎng)226nm以下的波長(zhǎng)區(qū)域中，除SO2氣體、NO2氣體以外還存在各種氣體的吸光，去除這些干擾較為困難。
[0018]因此，本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種氣體分析儀，該氣體分析儀能以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)測(cè)量樣品氣體中所包含的至少一氧化氮?dú)怏w(NO氣體)及二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)這2種成分的氣體濃度。
優(yōu)選為，提供一種氣體分析儀，該氣體分析儀能測(cè)量二氧化硫氣體(S02氣體)、一氧化氮?dú)怏w(NO氣體)及二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)這3種成分的氣體濃度。
解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案
[0019]本發(fā)明為一種氣體分析儀，該氣體分析儀測(cè)定樣品氣體中包含的一氧化氮?dú)怏w(NO氣體)及二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)這2種成分的氣體濃度，其包括:
氣體調(diào)整部，該氣體調(diào)整部進(jìn)行氧化輸出和正常輸出，該氧化輸出中，利用臭氧的氧化使樣品氣體中包含的一氧化氮?dú)怏w(NO氣體)全部反應(yīng)成二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)，并利用臭氧的氧化使一部分二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)反應(yīng)成五氧化二氮?dú)怏w(N2O5氣體)，將反應(yīng)得到的測(cè)定對(duì)象氣體輸出，該正常輸出中，將樣品氣體保持無(wú)反應(yīng)的狀態(tài)來(lái)作為測(cè)定對(duì)象氣體并輸出；
NO2氣體吸光用發(fā)光部，該NO2氣體吸光用發(fā)光部照射從二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)吸光的紫外區(qū)域到可見(jiàn)區(qū)域的波長(zhǎng)的NO2氣體吸光用照射光；
O3氣體吸光用發(fā)光部，該O3氣體吸光用發(fā)光部照射臭氧氣體(O3氣體)及二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)吸光的紫外區(qū)域的波長(zhǎng)的O3氣體吸光用照射光；
局部反射部，該局部反射部使NO2氣體吸光用照射光及O3氣體吸光用照射光的一部分反射，并使剩余部分透過(guò)；
氣體流通單元，該氣體流通單元具有供來(lái)自氣體調(diào)整部的測(cè)定對(duì)象氣體流通的檢測(cè)空間、及使透過(guò)局部反射部后的NO2氣體吸光用照射光及O3氣體吸光用照射光入射到檢測(cè)空間的光透射窗；
透射光受光部，該透射光受光部接收透過(guò)光透射窗并在氣體流通單元內(nèi)傳播的勵(lì)2氣體吸光用照射光及O3氣體吸光用照射光；
基準(zhǔn)光受光部，該基準(zhǔn)光受光部接收由局部反射部反射后的NO2氣體吸光用照射光及03氣體吸光用照射光；以及
信號(hào)處理和驅(qū)動(dòng)控制部，該信號(hào)處理和驅(qū)動(dòng)控制部與氣體調(diào)整部、NO2氣體吸光用發(fā)光部、O3氣體吸光用發(fā)光部、透射光受光部及基準(zhǔn)光受光部連接，
該信號(hào)處理和驅(qū)動(dòng)控制部
利用將氣體調(diào)整部控制成氧化輸出狀態(tài)并發(fā)出NO2氣體吸光用照射光時(shí)來(lái)自透射光受光部及基準(zhǔn)光受光部的信號(hào)，計(jì)算二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)的氣體濃度cm，
利用將氣體調(diào)整部控制成氧化輸出狀態(tài)并發(fā)出O3氣體吸光用照射光時(shí)來(lái)自透射光受光部及基準(zhǔn)光受光部的信號(hào)，計(jì)算臭氧氣體(O3氣體)的氣體濃度C3，
利用將氣體調(diào)整部控制成正常輸出狀態(tài)并發(fā)出NO2氣體吸光用照射光時(shí)來(lái)自透射光受光部及基準(zhǔn)光受光部的信號(hào)，計(jì)算二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)的氣體濃度C2，
基于從所提供的臭氧氣體(03氣體)的氣體濃度CO減去所測(cè)定的臭氧氣體(03氣體)的氣體濃度C3而計(jì)算得到的反應(yīng)消耗時(shí)的氣體濃度等于對(duì)測(cè)定對(duì)象氣體中的一氧化氮?dú)怏w(NO氣體)的氣體濃度C1加上五氧化二氮?dú)怏w(N2O5氣體)的氣體濃度(C1+C2-Cm)/2后得到的氣體濃度這一情況，根據(jù)計(jì)算出的CO、Cm、C3、C2，計(jì)算一氧化氮?dú)怏w(NO氣體)的氣體濃度Cl。
[0020]此外，本發(fā)明為一種氣體分析儀，該氣體分析儀測(cè)定樣品氣體中包含的一氧化氮?dú)怏w(NO氣體)、二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)及二氧化硫氣體(SO2氣體)這3種成分的氣體濃度，其包括:
氣體調(diào)整部，該氣體調(diào)整部進(jìn)行氧化輸出和正常輸出，該氧化輸出中，利用臭氧的氧化使樣品氣體中包含的一氧化氮?dú)怏w(NO氣體)全部反應(yīng)成二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)，并利用臭氧的氧化使一部分二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)反應(yīng)成五氧化二氮?dú)怏w(N2O5氣體)，將反應(yīng)得到的測(cè)定對(duì)象氣體輸出，該正常輸出中，將樣品氣體保持無(wú)反應(yīng)的狀態(tài)來(lái)作為測(cè)定對(duì)象氣體并輸出；
NO2氣體吸光用發(fā)光部，該NO2氣體吸光用發(fā)光部照射從二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)吸光的紫外區(qū)域到可見(jiàn)區(qū)域的波長(zhǎng)的NO2氣體吸光用照射光；
O3氣體吸光用發(fā)光部，該O3氣體吸光用發(fā)光部照射臭氧氣體(O3氣體)、二氧化硫氣體(SO2氣體)及二氧化氮?dú)怏w(NO2氣體)吸光的紫外區(qū)域的波長(zhǎng)的O3氣體吸光用照射光；
局部反射部，該局部反射部使NO2氣體吸光用照射光及O3氣體吸光用照射光的一部分反射，并使剩余部分透過(guò)；
氣體流通單元，該氣體流通單元具有供來(lái)自氣體調(diào)整部的測(cè)定對(duì)象氣體流通的檢測(cè)空間、及使透過(guò)局部反射部后的NO2氣體吸光用照射光及O3氣體吸光用照射光入射到檢測(cè)空間的光透射窗；
透射光受光部，該透射光受光部接收透過(guò)光透射窗并在氣體流通單元內(nèi)傳播的勵(lì)2氣體吸光用照射光及O3氣體吸光用照射光；
基準(zhǔn)光受光部，該基準(zhǔn)光受光部接收由局部反射部反射后的NO2氣體吸光用照射光及03氣體吸光用照射光；以及
信號(hào)處理和驅(qū)動(dòng)控制部，該信號(hào)處理和驅(qū)動(dòng)控制部與氣體調(diào)整部、NO2氣體吸光用發(fā)光部、O3氣體吸光