專利名稱：一種紅外氣體分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種紅外氣體分析儀。
背景技術：
由于大多數氣體分子的振動和轉動光譜都在紅外波段，當入射紅外輻射的頻率與 分子的振動轉動特征頻率相同時，紅外輻射就會被氣體分子所吸收，引起輻射強度的衰減。 紅外氣體分析儀就是利用這種氣體分子對紅外輻射吸收的原理而制成，具有測量精度高， 速度快以及能連續(xù)測定等特點，廣泛應用于石油化工、冶金、機械加工、制藥、生化、環(huán)境保 護、質量監(jiān)測、水泥等領域和汽車工業(yè)(發(fā)動機性能監(jiān)測系統(tǒng))、高純氣體的品質檢驗，也可 以應用于實驗室氣體分析?，F有大多數紅外氣體分析儀都采用紅外熱光源，發(fā)光效率差，并 容易引入熱干擾等問題；紅外檢測室的結構比較簡單，易受溫度變化的影響；傳統(tǒng)的薄膜 電容式傳感器的抗震動能力差，而且具有頻率響應特性差的缺陷；這些因素都很大程度上 影響了整個測量的精度、數據的準確性和可靠性。
發(fā)明內容本實用新型要解決的技術問題在于提供一種紅外氣體分析儀，采用效率更高的紅 外光源，結構更合理的紅外檢測室，性能更優(yōu)的傳感器，以增強系統(tǒng)的頻率響應特性，提高 測量的準確性。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種紅外氣體分析儀，它由 LED紅外光源、光路斬波器、樣氣室、濾光片、干擾氣體濾室、紅外檢測室、傳感器、信號調理 小板、主板和人機接口組成，所述紅外檢測室包括前檢測室和后檢測室，所述傳感器連接于 前檢測室和后檢測室之間；所述紅外檢測室的后檢測室?guī)в锌缮炜s加長氣室，為與后檢測 室連通的擴展部。其中，所述后檢測室和擴展部之間設有濕度校準片。其中，所述濾波器包括充入有可吸收干擾波長紅外光的氣體的干擾氣體濾室和串 聯置于該干擾氣體濾室之后的濾光片。其中，所述傳感器采用微橋型空氣質量流量傳感器或單晶硅壓阻式微差壓傳感
ο其中，所述紅外光源采用LED冷光源。本實用新型的有益效果是1)本實用新型采用了空間結構從空氣動力學角度考慮設計的檢測室，該檢測室包 括前檢測室和后檢測室，而后檢測室又由連通的主部和擴展部組成，一方面，這樣使得前檢 測室和后檢測室中的被測氣體在吸收紅外光之后產生的流量更加均勻，具有較好的頻率響 應特性，進而提高了傳感器測量結果的準確性；另一方面，可在主部和擴展部之間設置一溫 度校準片，可通過調整溫度校準片到適當位置以去除濕度影響，進一步保證了傳感器測量 結果的準確性。[0011]2)由于目前紅外氣體分析儀通常采用的鎳锘絲光源熱穩(wěn)定性差、壽命短、測 量誤差大，本實用新型采用LED冷光源替換鎳锘絲光源作為紅外光源，使用壽命可長達 3000-25000小時，可靠性高，發(fā)光效率是傳統(tǒng)熱光源的三到四倍，極好地解決了熱干擾的問題。3)現有的紅外氣體分析儀通常采用薄膜電容微音器作為傳感器，具有頻響特性 差和對震動敏感的缺點，而本實用新型將薄膜電容微音器替換為微橋型空氣質量流量傳感 器，該傳感器利用傳熱原理，實現所測空氣質量流量與輸出電壓信號的線性轉換，且采用 ISO技術封裝，具有很高的可靠性、重復性和穩(wěn)定性。這樣從傳感器層面杜絕了震動對測量 的影響，避免了傳統(tǒng)傳感器存在的漏氣問題。

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1為本實用新型實施例提供的紅外氣體分析儀的結構示意圖。
具體實施方式
通常，紅外氣體分析儀的測量原理是建立在一種氣體只能吸收其特征波長段紅外 線的特性基礎上的，即是基于大多數非對稱氣體分子對紅外線波段中一定波長具有吸收功 能，而且其吸收程度與被測氣體的濃度有關。如CO能夠吸收4. 5-5μπι波長的紅外光線，CH4 能吸收2. 3 μ m、3. 4 μ m、7. 6 μ m紅外線。本實施例中，紅外氣體分析儀的結構如圖1所示，包括傳感器6、紅外光源1以及 在紅外光路傳播方向上串聯放置在紅外光源之后的斬波器2、樣氣室3、濾波器4、檢測室5; 其中，樣氣室3兩端的殼壁上設有進氣口 3-1和出氣口 3-2，被測氣體以一定流速從進氣口 3-1進入、從出氣口 3-2流出；濾波器4包括濾波氣室4-1和濾波片4-2，濾波氣室4_1中充 入可吸收干擾波長紅外光的氣體，而濾波片4-2為窄帶帶通型，用以濾除紅外光中未用波 長部分；檢測室5中充滿被測氣體，包括前檢測室5-1和后檢測室5-2，后檢測室5-2又與 擴展部7連通；傳感器6連接于前檢測室5-1和后檢測室5-2之間。為提高測量的準確度、增強抗震性能，本實施例中，紅外光源1采用LED冷光源，傳 感器5采用微橋型空氣質量流量傳感器。上述紅外氣體分析儀在工作時，紅外光源1發(fā)出寬譜紅外光并在被斬波器2調制 成一定頻率的脈沖光后進入樣氣室3 ；被測氣體以一定流速從進氣口 3-1充入樣氣室3，吸 收通過樣氣室3中的紅外光中的部分波段后從出氣口 3-2排出；之后部分波段被被測氣體 吸收后的紅外光通過濾波器4，濾波氣室4-1中充入的氣體吸收紅外光中干擾波長部分，濾 波片4-2選出干擾波長已被吸收的紅外光中的特定窄帶波段，濾除其它未用的波段；最后， 紅外光進入充滿被測氣體的檢測器5，經前后檢測室的不對稱吸收產生的流量差，傳感器5 捕獲該流量差信號，在后續(xù)過程中根據該流量差信號來判斷分析出被測氣體中量測對象成 分的濃度。紅外光在進入檢測室5中時，前檢測室中的被測氣體會吸收紅外光的部分波長 而膨脹，后檢測室中的被測氣體會進一步吸收紅外光而膨脹，從而在前檢測室和后檢測室 之間會產生流量差，由于后檢測室設計有擴展部，使得該流量更加均勻，所以傳感器6的測 量更加準確。[0019]以S02分析儀為例，干擾成分有CH4、H2O, CO2,則濾波氣室4_1中充入CH4、CO2氣 體，能將紅外光源1的光譜中這些氣體所能吸收的譜線全部吸收，所以進入檢測室5中紅外 光的光強的變化與CH4、⑶2的干擾無關，這樣，CH4、⑶2的干擾通過濾波氣室(4-1)得到了補 償，同時(X)2可吸收多余的傳熱；濾光片4-2讓6. 5 um、um (SO2的特征吸收波段)的紅外 光進入檢測室，把透過光限定在吸收范圍中；另外，后檢測室5-2和擴展部7之間可設 置一個濕度校準片(圖中未畫出)，可隨時通過調整校準片到適當位置以去除濕度影響，所 以傳感器6捕獲到的信號是將多種干擾組分去除或補償后期望得到的純凈信號。以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，僅僅參照較佳實施例對 本實用新型進行了詳細說明。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術 方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本 實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種紅外氣體分析儀，它由LED紅外光源、光路斬波器、樣氣室、濾光片、干擾氣體 濾室、紅外檢測室、傳感器組成，其特征在于，所述紅外檢測室包括前檢測室和后檢測室，所 述傳感器連接于前檢測室和后檢測室之間；所述紅外檢測室的后檢測室?guī)в锌缮炜s加長氣 室，為與后檢測室連通的擴展部。
2.如權利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征在于，所述后檢測室和擴展部之間設 有濕度校準片。
3.如權利要求1或2所述的紅外氣體分析儀，其特征在于，所述濾波器包括充入有可吸 收干擾波長紅外光的氣體的干擾氣體濾室和串聯置于該干擾氣體濾室之后的濾光片。
4.如權利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征在于，所述傳感器采用微橋型空氣質 量流量傳感器或單晶硅壓阻式微差壓傳感器。
5.如權利要求1所述的紅外氣體分析儀，其特征在于，所述紅外光源采用LED冷光源。
專利摘要本實用新型公開了一種紅外氣體分析儀，它由LED紅外光源、光路斬波器、樣氣室、濾光片、干擾氣體濾室、紅外檢測室、傳感器組成，紅外檢測室包括前檢測室和后檢測室，傳感器連接于前檢測室和后檢測室之間；紅外檢測室的后檢測室?guī)в锌缮炜s加長氣室，為與后檢測室連通的擴展部。本實用新型采用LED冷光源作為紅外光源，解決了熱干擾的問題；采用微橋型空氣質量流量傳感器，杜絕了環(huán)境震動的影響，避免了漏氣問題；采用紅外后檢測室可伸縮加長氣室結構設計，進一步提高了衡量氣體濃度的測量能力和可靠性；因而本實用新型具有較好的頻率響應特性，保證了測量的準確性，檢出限、重現性、精確度、穩(wěn)定性和可靠性等性能。
文檔編號G01N21/35GK201926623SQ201020657209
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權日2010年12月14日
發(fā)明者何任群, 劉武平, 劉榮祁, 周志斌, 尹彪, 曾永龍, 李明, 李海輝, 林偉華, 梁師偉, 王永紅, 胡和娟, 趙占兵, 陳曄, 黃先鋒, 黃寶進 申請人:深圳市賽寶倫計算機技術有限公司