一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，應(yīng)用于大氣環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，為臭氧分析儀器現(xiàn)場的校準(zhǔn)或檢查提供源氣。
【背景技術(shù)】
[0002]臭氧近來成為環(huán)境空氣中的首要污染物，是全國將來一段時(shí)間大氣污染研究和控制的重點(diǎn)。環(huán)境空氣中的臭氧是光化學(xué)煙霧的中間產(chǎn)物，主要來自于揮發(fā)性有機(jī)物、氮氧化物的光解。臭氧通常被認(rèn)為是一個(gè)地點(diǎn)污染水平的基準(zhǔn)，成為美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)規(guī)定世界6種最嚴(yán)重污染物中的一種，所以對(duì)其進(jìn)行大范圍的長期監(jiān)測，提供區(qū)域污染背景成為污染治理的必要條件。新近頒布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)已經(jīng)把臭氧8小時(shí)濃度限值納入其中。
[0003]環(huán)境空氣中的臭氧監(jiān)測以在線監(jiān)測設(shè)備為主，HJ654-2013《環(huán)境空氣氣態(tài)污染物(S02、N02、03、C0)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》中推薦的兩種主要方法為:紫外吸收法和差分吸收光譜法。基于差分吸收光譜法的開放光程臭氧監(jiān)測儀器，可監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)的臭氧濃度，在對(duì)儀器進(jìn)行考核校準(zhǔn)時(shí)根據(jù)其使用要求，需通入高濃度(達(dá)到幾十甚至幾百PPM)的臭氧進(jìn)行校準(zhǔn)或檢查。由于臭氧本身是不穩(wěn)定的氣體，無法存儲(chǔ)與鋼瓶內(nèi)，因而需要現(xiàn)場產(chǎn)生臭氧以供使用。
[0004]目前在國內(nèi)外大多以低濃度臭氧校準(zhǔn)源為主(彡1ppm)，而高濃度臭氧校準(zhǔn)源(達(dá)到數(shù)百甚至上千PPM)很少有。少量存在的高濃度臭氧校準(zhǔn)源也有明顯的缺點(diǎn):成本高、體積大、響應(yīng)慢、操作復(fù)雜、穩(wěn)定性差、無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的主要目的是設(shè)計(jì)一款可為臭氧分析儀提供高濃度臭氧校準(zhǔn)氣的便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源。
[0006]為達(dá)到以上效果，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0007]—種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:包括有機(jī)箱、主控制模塊，機(jī)箱的后面板上設(shè)有氧氣入口、臭氧出口，氧氣入口外接純氧氣源，氧氣入口位于機(jī)箱內(nèi)連接管路，管路上依次設(shè)有開關(guān)閥、流量控制模塊、三通接頭，三通接頭的另兩端分別通過管路連接壓力檢測單元、組合閥，組合閥的另三端分別通過管路連接臭氧發(fā)生模塊的輸入端、臭氧檢測模塊的輸出端、混合室的輸入端，臭氧發(fā)生模塊的輸出端與臭氧檢測模塊的輸入端通過管路連接，混合室的輸出端通過管路連接臭氧出口 ；所述的主控制模塊通過電路接線連接開關(guān)閥、流量控制模塊、壓力檢測單元、臭氧發(fā)生模塊、臭氧檢測模塊、溫控模塊、通訊接口、觸摸顯示屏、電源模塊，溫控模塊與臭氧檢測模塊電連接，電源模塊還通過電路接線與溫控模塊電連接。
[0008]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的流量控制模塊包括流量傳感器、比例調(diào)節(jié)閥和電路板，可根據(jù)用戶需求設(shè)定通過氣流的大小，保持氣流的穩(wěn)定性。
[0009]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的組合閥包括有兩只兩位三通電磁閥和底座。
[0010]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的臭氧發(fā)生模塊包括有一個(gè)上端敞開的腔體、腔體蓋板，腔體的兩端分別設(shè)有氧氣進(jìn)口、臭氧出口，氧氣進(jìn)口、臭氧出口分別密封固定有氣路接頭，腔體的上端與腔體蓋板之間設(shè)有腔體密封圈，腔體內(nèi)中部設(shè)有電極引出座，腔體上端橫設(shè)有臭氧陶瓷片，電極引出座中設(shè)有電極，電極上端貫穿臭氧陶瓷片和腔體蓋板，伸出腔體蓋板外的電極上套設(shè)有電極密封圈，電極與高壓電源連接。
[0011]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的臭氧檢測模塊包括有探測器盒、擋板盒、檢測氣室、光源座，檢測氣室的左、右兩側(cè)分別設(shè)有臺(tái)階孔，兩側(cè)臺(tái)階孔中分別設(shè)有一個(gè)窗片，窗片的兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)O型圈，檢測氣室的上端和前端面上分別設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口，檢測氣室的進(jìn)氣口、出氣口處分別設(shè)有一個(gè)卡套接頭，檢測氣室的左、右兩側(cè)分別固定有擋板盒、氣室轉(zhuǎn)接板，擋板盒上與檢測氣室的左側(cè)臺(tái)階孔接觸處開孔；擋板盒中設(shè)有擋板，擋板盒外固定有旋轉(zhuǎn)電磁鐵，擋板與旋轉(zhuǎn)電磁鐵相連接，探測器盒中設(shè)有探測器電路板、濾光片，濾光片通過壓圈固定在探測器盒的右側(cè)內(nèi)壁上，探測器電路板上設(shè)有探測器，探測器盒上蓋設(shè)有探測器盒蓋；光源座中設(shè)有汞燈光源、鉑電阻溫度傳感器、加熱棒，光源座的前端設(shè)有隔熱墊并固定在氣室轉(zhuǎn)接板上，探測器與擋板盒上的孔的中心、窗片的中心、汞燈光源在一條直線上，汞燈光源發(fā)出光透過檢測氣室，經(jīng)濾光片后被探測器接收，旋轉(zhuǎn)電磁鐵帶動(dòng)擋板旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)和背景信號(hào)的切換測量。
[0012]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的溫控模塊的輸入、輸出端分別與臭氧檢測模塊中的鉑電阻溫度傳感器、加熱棒連接。
[0013]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的汞燈光源通過光源鎖緊環(huán)固定在光源座中。
[0014]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的隔熱墊采用5mm厚硅膠材質(zhì)的隔熱墊。
[0015]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的擋板盒底留有用于穿過旋轉(zhuǎn)電磁鐵的旋轉(zhuǎn)桿的孔。
[0016]所述的一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，其特征在于:所述的光源座側(cè)邊開有用于安裝鉑電阻溫度傳感器的內(nèi)螺紋孔。
[0017]所述管路在臭氧發(fā)生模塊之后須采用聚四氟材料等耐腐蝕管。
[0018]本實(shí)用新型的基本原理在于:1、臭氧產(chǎn)生原理是基于高壓電離產(chǎn)生臭氧，通過在臭氧陶瓷片加載一定的高壓使其周圍的氧氣(或零空氣)電離產(chǎn)生臭氧，臭氧產(chǎn)生的效率與加載的電壓、氣體的流量、溫度和壓力有關(guān)。2、檢測原理是基于臭氧在紫外253.7nm的線性吸收來實(shí)現(xiàn)對(duì)臭氧的測量。本實(shí)用新型在經(jīng)過高級(jí)別的臭氧源檢定后即臭氧溯源后，可作為工作標(biāo)準(zhǔn)用于現(xiàn)場臭氧分析儀(如長光程DOAS氣體分析儀)的校準(zhǔn)或檢查。
[0019]本實(shí)用新型的工作過程是:
[0020]氧氣輸入口與純氧(或零空氣)連接，開關(guān)閥開啟后，純氧氣(或零空氣)進(jìn)入，通過流量控制模塊控制進(jìn)入氧氣(或零空氣)流量的大小，氧氣進(jìn)入臭氧發(fā)生模塊經(jīng)過高壓電離后產(chǎn)生臭氧，產(chǎn)生的臭氧再進(jìn)入臭氧檢測模塊，根據(jù)檢測的結(jié)果主控制模塊會(huì)反饋調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生模塊的高壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)比例-積分-微分(PID)的反饋調(diào)節(jié)；主控制模塊定時(shí)控制切換組合閥內(nèi)部氣流方向，用于對(duì)暗電流、參考信號(hào)的定期校正；主控制模塊同時(shí)會(huì)根據(jù)檢測模塊內(nèi)的溫度和壓力檢測值對(duì)臭氧檢測進(jìn)行實(shí)時(shí)的校正，最終產(chǎn)生的臭氧經(jīng)過混合室緩沖后，提供給用戶使用。
[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0022](I)體積小，輕便；(2)操作簡單；(3)穩(wěn)定性高；(4)響應(yīng)時(shí)間短；(5)成本低；(6)功耗小；(7 )可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型的總示意圖。
[0024]圖2位臭氧發(fā)生模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3是臭氧檢測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4是本實(shí)用新型臭氧檢測模塊中檢測氣室的A向視圖。
[0027]圖5是本實(shí)用新型臭氧檢測模塊中擋板的通斷電狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1所示，一種便攜式高濃度臭氧校準(zhǔn)源，包括有機(jī)箱18、主控制模塊6，機(jī)箱18的后面板上設(shè)有氧氣入口 1、臭氧出口 16，氧氣入口 I外接純氧氣源，氧氣入口 I位于機(jī)箱18內(nèi)連接管路2，管路2上依次設(shè)有開關(guān)閥3、流量控制模塊4、三通接頭8，三通接頭8的另兩端分別通過管路2連接壓力檢測單元7、組合閥12，組合閥12的另三端分別通過管路2連接臭氧發(fā)生模塊10的輸入端、臭氧檢測模塊11的輸出端、混合室15的輸入端，臭氧發(fā)生模塊10的輸出端與臭氧檢測模塊11的輸入端通過管路2連接，混合室15的輸出端通過管路2連接臭氧出口 16 ;所述的主控制模塊6通過電路接線5連接開關(guān)閥3、流量控制模塊4、壓力檢測單元7、臭氧發(fā)生模塊10、臭氧檢測模塊11、溫控模塊13、通訊接口 17、觸摸顯示屏9、電源模塊14，溫控模塊13與臭氧檢測模塊11電連接，電源模塊14還通過電路接線5與溫控模塊13電連接。
[0029]流量控制模塊4包括流量傳感器、比例調(diào)節(jié)閥和電路板，可根據(jù)用戶需求設(shè)定通過氣流的大小，保持氣流的穩(wěn)定性。
[0030]組合閥12包括有兩只兩位三通電磁閥和底座。
[0031]如圖2所示，臭氧發(fā)生模塊10包括有一個(gè)上端敞開的腔體2-1、腔體蓋板2-2，腔體2-1的兩端分別設(shè)有氧氣進(jìn)口、臭氧出口，氧氣進(jìn)口、臭氧出口分別密封固定有氣路接頭
2-8，腔體2-1的上端與腔體蓋板2-2之間設(shè)有腔體密封圈2-5，腔體2_1內(nèi)中部設(shè)有電極引出座2-3，腔體2-1上端橫設(shè)有臭氧陶瓷片2-4，電極引出座2-3中設(shè)有電極2_6，電極2_6上端貫穿臭氧陶瓷片2-4和腔體蓋板2-2，伸出腔體蓋板2-2外的電極2-6上套設(shè)有電極密封圈2-7。