專利名稱：一種臭氧濃度測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種臭氧濃度測(cè)試儀，尤其是涉及一種雙光路臭氧濃度測(cè)試儀，
屬于臭氧測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)臭氧技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，臭氧發(fā)生器生產(chǎn)廠家和應(yīng)用單位逐年增多， 有別于化學(xué)滴定法的快捷、準(zhǔn)確、直觀的臭氧濃度檢測(cè)儀的研究已迫在眉睫。目前國(guó)內(nèi)外 的臭氧濃度測(cè)試儀大多采用電化學(xué)法或紫外吸收法，電化學(xué)法致命弱點(diǎn)是存放壽命短并有 使用次數(shù)限制，使用成本較高，所以大多采用紫外吸收法。紫外吸收法是利用臭氧對(duì)254nm 波長(zhǎng)的紫外線特征吸收的特性，依據(jù)比爾-朗伯定律(Beer-Lambert law)制造出的分析儀 器，既可以檢測(cè)氣體中臭氧濃度，也可以檢測(cè)水中溶存的臭氧濃度。 圖1示出了目前國(guó)內(nèi)普遍采用的一種紫外吸收法臭氧濃度測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。 所述臭氧濃度測(cè)試儀包括紫外燈101和紫外線吸收腔103，所述紫外燈101發(fā)出的紫外線 經(jīng)光路106至濾光單元102進(jìn)行濾光，濾光后的紫外線經(jīng)光路106進(jìn)入所述紫外線吸收腔 103。所述紫外吸收腔103具有氣路105，參比氣體及測(cè)試氣體通過所述氣路105進(jìn)入所述 紫外線吸收腔103。所述臭氧濃度測(cè)試儀還包括控制單元104，用于實(shí)現(xiàn)臭氧濃度的檢測(cè)、 信號(hào)放大及輸出和顯示等功能。這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的臭氧濃度測(cè)試儀存在兩方面的缺陷(l) 由于每次測(cè)量時(shí)均需要參比氣體通過所述紫外線吸收腔103進(jìn)行調(diào)零，參比空氣直接取 自環(huán)境空氣，本身存在有微量臭氧，且參比氣體和含有臭氧的測(cè)試氣體交替進(jìn)入同一吸收 腔103，導(dǎo)致吸收腔中殘存的微量臭氧影響參比氣體，致使參比氣體一致性變差，影響測(cè)試 儀的測(cè)試精度；(2)由于測(cè)試氣體和參比氣體交替進(jìn)入紫外線吸收腔103，控制單元104檢 測(cè)的紫外線經(jīng)過參比氣體的光強(qiáng)數(shù)據(jù)與經(jīng)過測(cè)試氣體的光強(qiáng)數(shù)據(jù)存在時(shí)間差，即數(shù)據(jù)不同 步，因此，由于紫外燈IOI本身的變化或其供電電源及與之有關(guān)的器件有輕微的參數(shù)變化 時(shí)，都將對(duì)臭氧濃度測(cè)試結(jié)果造成很大影響，從而影響測(cè)試儀的測(cè)試精度。 針對(duì)上述臭氧濃度測(cè)試儀存在的缺陷，國(guó)外部分儀器制造廠家提出了雙光路測(cè)試 儀，圖2示出了雙光路臭氧濃度測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，紫外燈201發(fā)出的紫外線 經(jīng)濾光單元202過濾后進(jìn)入一個(gè)分光單元203，原來的一路光路207經(jīng)所述分光單元203分 成光路208和光路209兩條光路。其中，光路208進(jìn)入紫外線吸收腔204，而光路209進(jìn)入 紫外線吸收腔205，所述兩個(gè)紫外線吸收腔204和205的氣隙長(zhǎng)度相等，均為L(zhǎng)。所述紫外 吸收腔204具有氣路210，用來導(dǎo)入測(cè)試氣體；所述紫外吸收腔205具有氣路211，用來導(dǎo)入 參比氣體。所述臭氧濃度測(cè)試儀還包括控制單元206，用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)測(cè)試儀臭氧濃度的檢 測(cè)、信號(hào)放大及輸出和顯示等功能。所述雙光路臭氧濃度測(cè)試儀通過分光單元203將一個(gè) 紫外燈201發(fā)出的光分成兩路，分別進(jìn)入氣隙長(zhǎng)度相等的參比氣體的紫外線吸收腔205和 測(cè)試氣體的紫外吸收腔204，這樣，可以保證參比氣體和測(cè)試氣體同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量，解 決了數(shù)據(jù)不同步的問題，避免了由于紫外光變化對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。但是，該測(cè)試儀仍然在 每次測(cè)量時(shí)需要來源于環(huán)境空氣的參比氣體來調(diào)零，參比氣體易受環(huán)境影響，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在不可避免的誤差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種臭氧濃度測(cè)試儀，解決現(xiàn)有技術(shù)中臭氧濃度測(cè)試儀
由于環(huán)境影響和測(cè)試不同步造成的測(cè)量誤差，提高臭氧濃度測(cè)試儀的測(cè)量精度。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) —種臭氧濃度測(cè)試儀，包括紫外燈，其特征在于，還包括一個(gè)紫外線吸收腔，所述
紫外線吸收腔內(nèi)部形成有兩個(gè)長(zhǎng)度不相等的氣隙；所述紫外線吸收腔還具有兩個(gè)光口，所
述每個(gè)光口分別對(duì)應(yīng)其中一個(gè)氣隙，所述紫外燈發(fā)出的光線一路通過第一光口穿過第一氣
隙，另一路通過第二光口穿過第二氣隙。 根據(jù)本實(shí)用新型，在所述紫外燈和所述紫外線吸收腔之間設(shè)置有濾光單元，所述 紫外燈發(fā)出的光線經(jīng)所述濾光單元濾光后進(jìn)入所述紫外線吸收腔的光口。 根據(jù)本實(shí)用新型，所述濾光單元優(yōu)選采用濾光片實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)本實(shí)用新型，所述臭氧濃度測(cè)試儀還包括控制單元，所述控制單元具有順序 連接的光電轉(zhuǎn)換電路、自動(dòng)增益放大電路及主處理電路，所述自動(dòng)增益放大電路輸出端連 接所述主處理電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路。 所述自動(dòng)增益放大電路優(yōu)選采用可編程增益放大器實(shí)現(xiàn)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是 1、紫外線吸收腔由一長(zhǎng)、一短兩個(gè)不同長(zhǎng)度的氣隙構(gòu)成，形成雙光路系統(tǒng)。 一方 面，紫外燈同一時(shí)刻發(fā)出的紫外光線經(jīng)過所述雙光路，很好地解決了由于測(cè)試不同步而導(dǎo) 致的測(cè)量誤差；另一方面，在儀器使用時(shí)先通過引入純凈無臭氧的氣體(如氧氣)進(jìn)行校 零，而在測(cè)量時(shí)，兩光路同時(shí)穿過被測(cè)臭氧氣體，以其中一路作為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，通過測(cè)量 兩路的差值進(jìn)行運(yùn)算可以得到被測(cè)臭氧氣體的濃度，使得測(cè)試儀的零點(diǎn)取值方式不再受環(huán) 境空氣質(zhì)量的影響，解決了由于環(huán)境影響造成的測(cè)量誤差。 2、控制單元采用自動(dòng)增益放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)不同強(qiáng)度的測(cè)量電信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)放大， 保證所有測(cè)量范圍內(nèi)的測(cè)量信號(hào)都可以達(dá)到設(shè)計(jì)的最高精度，測(cè)量速度快、精度高，可以實(shí) 現(xiàn)連續(xù)、在線測(cè)量。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)第一種臭氧濃度測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)第二種臭氧濃度測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型臭氧濃度測(cè)試儀一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3中控制單元的部分電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖4中自動(dòng)增益放大電路的具體電路連接圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的說明。 請(qǐng)參閱圖3所示本實(shí)用新型臭氧濃度測(cè)試儀一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述實(shí)施
例的臭氧濃度測(cè)試儀包括一個(gè)紫外燈301和一個(gè)紫外線吸收腔304，所述吸收腔304具有兩個(gè)光口，分別為第一光口 306和第二光口 307。所述紫外線吸收腔304內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)光 柱308和309，所述導(dǎo)光柱308和309之間形成有長(zhǎng)度為L(zhǎng)l的第一氣隙和長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的第二 氣隙，且Ll > L2。所述紫外燈301發(fā)出的光線分為兩路，即第一光路310和第二光路311。 經(jīng)濾光單元302濾光后的第一光路310通過所述第一光口 306穿過所述長(zhǎng)度為L(zhǎng)l的第一 氣隙，經(jīng)濾光單元303濾光后的第二光路311通過所述第二光口 307穿過所述長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的 第二氣隙。所述濾光單元302和303優(yōu)選采用濾光片，當(dāng)然，也可以采用其他能夠?qū)ψ贤饩€ 進(jìn)行濾光的元器件來實(shí)現(xiàn)。 所述紫外線吸收腔304具有一路氣路312，在使用臭氧濃度測(cè)試儀時(shí)，首先將純凈 無臭氧的氣體通過所述氣路312通入至所述紫外線吸收腔304中，對(duì)臭氧濃度測(cè)試儀進(jìn)行 儀器調(diào)零。在測(cè)量含有臭氧的氣體中的臭氧濃度時(shí)，被測(cè)臭氧氣體通過所述氣路312通入 至所述紫外線吸收腔304中，所述第一光路310和所述第二光路311同時(shí)穿過所述紫外線 吸收腔304中的被測(cè)臭氧氣體。由于所述紫外吸收腔304中形成有兩個(gè)長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)l和 L2的氣隙，且Ll > L2，因此，紫外光線通過這兩個(gè)氣隙的被測(cè)臭氧氣體后，具有兩個(gè)不同的 光強(qiáng)數(shù)據(jù)。利用控制單元305測(cè)量這兩個(gè)不同的光強(qiáng)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)比爾_朗伯定律即可 計(jì)算出被測(cè)臭氧氣體的濃度。由此，在測(cè)量臭氧濃度時(shí)，以穿過其中一個(gè)氣隙臭氧氣體的光 強(qiáng)數(shù)據(jù)作為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，通過測(cè)量穿過兩個(gè)氣隙臭氧氣體的兩路光強(qiáng)的差值進(jìn)行運(yùn)算， 最終獲得被測(cè)臭氧氣體的濃度，既可以避免環(huán)境對(duì)零點(diǎn)測(cè)試氣體影響而導(dǎo)致的測(cè)量誤差， 也解決了測(cè)試數(shù)據(jù)不同步造成的測(cè)量誤差，顯著提高了測(cè)試儀的測(cè)量精度。 所述實(shí)施例中，控制單元305主要用于實(shí)現(xiàn)臭氧濃度的檢測(cè)、信號(hào)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換 及輸出和顯示等功能。由于該測(cè)試儀測(cè)量范圍較寬，為0-200mg/1。在測(cè)量范圍較寬的情況 下，如果采用固定放大倍數(shù)的硬件運(yùn)放電路，會(huì)出現(xiàn)在對(duì)小信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，可能出現(xiàn)較大 的誤差；而在對(duì)較大的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，造成A/D轉(zhuǎn)換電路的飽和，因此對(duì)較高濃度和較低 濃度的測(cè)量數(shù)據(jù)都會(huì)造成較大的誤差。傳統(tǒng)儀器采用不同放大倍數(shù)的放大電路，通過控制 面板選擇不同的測(cè)量檔位來選擇對(duì)應(yīng)的放大電路，達(dá)到提高測(cè)量精度的目的。但此種方法 操作復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、連續(xù)、在線測(cè)量。 為解決上述問題，本實(shí)用新型所述實(shí)施例的臭氧濃度測(cè)試儀采用自動(dòng)增益放大電 路實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)的運(yùn)放。圖4示出了圖3實(shí)施例控制單元的部分電路結(jié)構(gòu)示意圖。所述控 制單元具有順序連接的光電轉(zhuǎn)換電路、自動(dòng)增益放大電路及主處理電路，所述自動(dòng)增益放 大電路輸出端連接所述主處理電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路。 所述光電轉(zhuǎn)換電路將紫外光線的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱的電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)初步 放大處理后傳輸至所述自動(dòng)增益放大電路；主處理電路根據(jù)所述電信號(hào)及預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn) 值，自動(dòng)調(diào)整所述自動(dòng)增益放大電路的放大倍數(shù)，為所述電信號(hào)提供合適的放大倍數(shù)并對(duì) 其進(jìn)行放大；放大后的電信號(hào)輸入至所述主處理電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并最 終在主處理電路計(jì)算處理后，通過顯示電路將被測(cè)臭氧氣體的臭氧濃度值顯示出來。 圖5示出了圖4中自動(dòng)增益放大電路的具體電路連接圖，在所述電路連接圖中，自 動(dòng)增益放大電路采用可編程增益放大器U1來實(shí)現(xiàn)。所述可編程增益放大器U1的電壓信號(hào) 輸入端VIN通過電阻R5連接光電轉(zhuǎn)換電路的測(cè)量電信號(hào)輸出端J2-3，所述可編程增益放大 器U1的電壓信號(hào)輸出端VFCD和VSEN連接主處理的ADC輸入端。測(cè)量電信號(hào)經(jīng)過采樣保 持電路采樣后，進(jìn)入可編程增益放大器Ul ，系統(tǒng)自動(dòng)將采樣信號(hào)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果自動(dòng)調(diào)整所述可編程增益放大器Ul的放大倍數(shù)，使其適應(yīng)ADC對(duì)輸入的要求， 最終，經(jīng)過所述可編程增益放大器Ul放大后的信號(hào)提供給ADC進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 測(cè)量信號(hào)的自動(dòng)、連續(xù)、在線測(cè)量，提高測(cè)試儀的測(cè)量速度、測(cè)量精度及測(cè)量自動(dòng)化程度。 當(dāng)然，以上所述僅是本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式而已，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn) 飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種臭氧濃度測(cè)試儀，包括紫外燈，其特征在于，還包括一個(gè)紫外線吸收腔，所述紫外線吸收腔內(nèi)部形成有兩個(gè)長(zhǎng)度不相等的氣隙；所述紫外線吸收腔還具有兩個(gè)光口，所述每個(gè)光口分別對(duì)應(yīng)其中一個(gè)氣隙，所述紫外燈發(fā)出的光線一路通過第一光口穿過第一氣隙，另一路通過第二光口穿過第二氣隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧濃度測(cè)試儀，其特征在于，在所述紫外燈和所述紫外線 吸收腔之間設(shè)置有濾光單元，所述紫外燈發(fā)出的光線經(jīng)所述濾光單元濾光后進(jìn)入所述紫外 線吸收腔的光口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的臭氧濃度測(cè)試儀，其特征在于，所述濾光單元采用濾光片實(shí)現(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的臭氧濃度測(cè)試儀，其特征在于，所述臭氧濃度測(cè) 試儀還包括控制單元，所述控制單元具有順序連接的光電轉(zhuǎn)換電路、自動(dòng)增益放大電路及 主處理電路，所述自動(dòng)增益放大電路輸出端連接所述主處理電路中的A/D轉(zhuǎn)換電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的臭氧濃度測(cè)試儀，其特征在于，所述自動(dòng)增益放大電路采用 可編程增益放大器實(shí)現(xiàn)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種臭氧濃度測(cè)試儀，包括紫外燈，還包括一個(gè)紫外線吸收腔，所述紫外線吸收腔內(nèi)部形成有兩個(gè)長(zhǎng)度不相等的氣隙；所述紫外線吸收腔還具有兩個(gè)光口，所述每個(gè)光口分別對(duì)應(yīng)其中一個(gè)氣隙，所述紫外燈發(fā)出的光線一路通過第一光口穿過第一氣隙，另一路通過第二光口穿過第二氣隙。本實(shí)用新型所述臭氧濃度測(cè)試儀能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中臭氧濃度測(cè)試儀由于環(huán)境影響和測(cè)試不同步造成的測(cè)量誤差，提高了測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01N21/33GK201517991SQ20092023930
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者丁香財(cái), 丁香鵬 申請(qǐng)人:青島國(guó)林實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司