紫外氣體分析儀中氣體濃度測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明紫外氣體分析儀中氣體濃度測量系統(tǒng)，屬于煙氣檢測的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面上現(xiàn)存的氣體分析儀主要利用紫外熒光法和可調(diào)諧激光器法，紫外熒光法可以用來測量二氧化硫，其原理是190?230 nm附近的紫外光照射到被測氣體時，二氧化硫分子吸收紫外光的能量，分子受到激發(fā)從高能級返回基態(tài)時發(fā)出熒光;大氣中的N2、02基本不引起“熒光淬滅效應(yīng)”，激發(fā)態(tài)的S02主要通過熒光過程返回基態(tài)，利用光電倍增管接收發(fā)的熒光，紫外熒光發(fā)對S02的監(jiān)測靈敏度很高，熒光光強大小即可反映出二氧化硫的濃度;該方法可以監(jiān)測到PPb數(shù)量級的低濃度S02，同時動態(tài)范圍和線性度很好，因此多用于空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，但是將其應(yīng)用在煙氣監(jiān)測時，需要配備稀釋法采樣器，系統(tǒng)非常復(fù)雜O
[0003]可調(diào)諧激光器(TunabIe Laser)，是指在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)改變激光輸出波長的激光器，這種激光器的用途廣泛，可用于光譜學(xué)、光化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、集成光學(xué)、污染監(jiān)測、半導(dǎo)體材料加工、信息處理和通信等；由于激光波段覆蓋范圍廣，強度大，譜線窄，可以用于多種氣體的檢測，一般有兩種工作方式:一種是利用被測氣體的后向散射，得到污染氣體在空間上的分布，基于差分吸收雷達技術(shù)，另一種是利用反射器獲得光程方向上的平均濃度，透射光與發(fā)射光符合朗伯比爾定律，該方法的優(yōu)勢是幾乎可以測量所有氣體，響應(yīng)快精度高。缺點是中紅外區(qū)的可調(diào)諧激光器的成本太高，不同氣體檢測需配備不同光源，且近紅外區(qū)的激光器產(chǎn)生的吸收譜線強度較低，不利于測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為:提供一種測量精度較高的紫外氣體分析儀中氣體濃度測量系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:紫外氣體分析儀中氣體濃度測量系統(tǒng)，包括:用于存放氣體的密閉氣室和用于向氣室內(nèi)發(fā)射平行光的光源，所述密閉氣室的一端設(shè)置有用于接收平行光的光纖傳感器，所述光纖傳感器與光譜儀相連，所述密閉氣室上設(shè)置有溫度傳感器、氧氣傳感器、出氣管和進氣管，所述溫度傳感器、氧氣傳感器和光譜儀均與所述控制電路板相連，所述控制電路板還通過光源驅(qū)動電路板與光源相連;所述控制電路板包括:主控器，以及分別與主控器相連的溫度信號調(diào)理與采集電路、氧氣信號調(diào)理與采集電路、光源控制電路、管路控制電路、按鍵識別電路、通信接口電路、顯示屏顯示控制電路、光譜信號采集控制電路;所述溫度傳感器、氧氣傳感器、光源驅(qū)動電路板、光譜儀分別與所述溫度信號調(diào)理與采集電路、氧氣信號調(diào)理與采集電路、光源控制電路、光譜信號采集控制電路相連。
[0006]優(yōu)選地，所述進氣管上設(shè)置有電磁閥，所述電磁閥與空氣進氣管和樣氣進氣管相連，所述空氣進氣管上設(shè)置有采樣栗，所述電磁閥和采樣栗均與所述管路控制電路相連。
[0007]所述系統(tǒng)還包括HMI人機交互界面，所述HMI人機交互界面設(shè)置有顯示屏和按鍵，所述顯示屏與顯示屏顯示控制電路相連，所述按鍵與按鍵識別電路相連。
[0008]所述控制電路板還包括電流輸出電路和開關(guān)信號輸出電路，所述控制電路板還包括電源轉(zhuǎn)換電路，所述電源轉(zhuǎn)換電路與所述主控器相連，所述主控器的型號為STM32F103ZET6的微控制器，所述通信接口電路包括:RS232接口電路和RS485接口電路。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
1、本發(fā)明中，通過溫度傳感器、氧氣傳感器可實時采集密閉氣室的環(huán)境數(shù)據(jù)，通過光譜儀可采集密閉氣室內(nèi)被測氣體的光譜信號，所述溫度傳感器、氧氣傳感器和光譜儀均與控制電路板相連，所述控制電路板處理光譜儀采集的光譜信號、密閉氣室的環(huán)境數(shù)據(jù)，并將接收到的光譜信號轉(zhuǎn)換成氣體濃度信號;本發(fā)明可消除環(huán)境因素對測量系統(tǒng)的影響，測量精度高、系統(tǒng)穩(wěn)定性好。
[0010]2、本發(fā)明，通過控制電路板的通信單元，可與HMI人機交互界面相連，方便工作人員對測量數(shù)據(jù)的觀察及操作，實用性強。
【附圖說明】
[0011 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本實施例中氧氣信號調(diào)理與采集電路的電路原理圖；
圖4為本實施例中溫度信號調(diào)理與采集電路的電路原理圖；
圖中:I為密閉氣室，2為光源，3為光纖傳感器，4為光譜儀，5為溫度傳感器，6為氧氣傳感器，7為出氣管，8為進氣管，9為控制電路板，10為主控器，11為溫度信號調(diào)理與采集電路，12為氧氣信號調(diào)理與采集電路，13為光源控制電路，14為管路控制電路，15為按鍵識別電路，16為通信接口電路，17為顯示屏顯示控制電路，18為光譜信號采集控制電路，19為光源驅(qū)動電路板，20為電磁閥，21為采樣栗，22為電流輸出電路，23為開關(guān)信號輸出電路，24為電源轉(zhuǎn)換電路，25為HMI人機交互界面，26為顯示屏，27為按鍵。
【具體實施方式】
[0013]如圖1至圖4所示，紫外氣體分析儀中氣體濃度測量系統(tǒng)，包括:用于存放氣體的密閉氣室I和用于向氣室內(nèi)發(fā)射平行光的光源2，所述密閉氣室I的一端設(shè)置有用于接收平行光的光纖傳感器3，所述光纖傳感器3與光譜儀4相連，所述密閉氣室I上設(shè)置有溫度傳感器
5、氧氣傳感器6、出氣管7和進氣管8，所述溫度傳感器5、氧氣傳感器6和光譜儀4均與所述控制電路板9相連，所述控制電路板9還通過光源驅(qū)動電路板19與光源2相連;所述控制電路板9包括:主控器10，以及分別與主控器10相連的溫度信號調(diào)理與采集電路11、氧氣信號調(diào)理與采集電路12、光源控制電路13、管路控制電路14、按鍵識別電路15、通信接口電路16、顯示屏顯示控制電路17、光譜信號采集控制電路18;所述溫度傳感器5、氧氣傳感器6、光源驅(qū)動電路板19分別與所述溫度信號調(diào)理與采集電路11、氧氣信號調(diào)理與采集電路12、光源控制電路13相連。
[0014]本發(fā)明中，所述進氣管8上設(shè)置有電磁閥20，所述電磁閥20與空氣進氣管和樣氣進氣管相連，所述空氣進氣管上設(shè)置有采樣栗21，所述電磁閥20和采樣栗21均與所述管路控制電路14相連;所述系統(tǒng)還包括HMI人機交互界面25，所述HMI人機交互界面25設(shè)置有顯示屏26和按鍵27，所述顯示屏26與顯示屏顯示控制電路17相連，所述按鍵27與按鍵識別電路15相連;所述控制電路板9還包括電流輸出電路22和開關(guān)信號輸出電路23;所述主控器10的型號為STM32F103ZET6的微控制器。
[0015]具體地，所述光源2、光源驅(qū)動電路板19、光譜儀4和光纖傳感器3組成了光譜測量部分，所述出氣管7、進氣管8、空氣進氣管、樣氣進氣管、電磁閥20和采樣栗21組成了氣體采樣部分，所述的氣體采樣部分負責(zé)將樣氣和空氣輸入氣密閉氣室I，供光譜測量部分測量分析;進一步地，當電磁閥20控制進空氣時，采樣栗21將空氣抽入氣室內(nèi)，在光源2的照射下通過光譜儀4分析得到零點吸收光譜，然后電磁閥20控制進入樣氣，此時，光譜儀4就會得到樣氣的吸收光譜，通過通信接口電路16將數(shù)據(jù)傳到主控單元進行氣體濃度的運算；同時，溫度傳感器5和氧氣傳感器6將采集的密閉氣室I的環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至主控單元進行數(shù)據(jù)處理，主控單元將環(huán)境數(shù)據(jù)以及氣體濃度數(shù)據(jù)通過通信接口電路16傳輸?shù)紿MI人機交互界面25進行數(shù)據(jù)顯示。
[0016]本實施例中，所述溫度信號調(diào)理與采集電路11將溫度傳感器5輸出的電阻值，經(jīng)過R/V變換轉(zhuǎn)換為電壓信號，信號經(jīng)過調(diào)理放大，然后通過主控器10的ADC接口將該信號傳送至主控器10進行處理;所述氧氣信號調(diào)理與采集電路12將氧氣傳感器6輸出的微弱電壓信號經(jīng)過調(diào)理放大，然后通過主控器10的ADC接口將該信號傳送至主控器10進行處理;所述光源控制電路13通過主控器10的I/O接口控制光源的關(guān)閉與開啟；所述管路控制電路14通過主控器10對開關(guān)量的控制實現(xiàn)采樣栗21和電磁閥20的開啟與關(guān)閉;所述按鍵識別電路15用于對按鍵狀態(tài)的識別；所述通信接口電路16包括RS232接口和RS485接口，實現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)字通信;所述顯示屏顯示控制電路17用于實現(xiàn)顯示屏26通過RS232接口與主控器10進行通信，主控器10通過該