[發(fā)明專利]煙氣污染物的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810046912.7
• 申請(qǐng)日: 2008-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101231241A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林兆祥;張文艷;孫奉?yuàn)?/a>;宋述燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南民族大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/63
• 分類號(hào): G01N21/63;G01N15/06
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王健

1.煙氣污染物的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，其特征在于，該裝置由脈沖發(fā)生器(1)、脈沖激光器(2)、時(shí)間延時(shí)器(3)、透反鏡(4)、長(zhǎng)焦距聚焦透鏡(5)、收光器(6)、光纖(7)、分光計(jì)(8)、光電檢測(cè)器(9)、A/D轉(zhuǎn)換器(10)和計(jì)算機(jī)(11)組成；脈沖發(fā)生器(1)分別連接脈沖激光器(2)的外觸發(fā)端和時(shí)間延時(shí)器(3)的輸入端；在脈沖激光器(2)的激光發(fā)射方向順序同軸安置透反鏡(4)和長(zhǎng)聚焦透鏡(5)，收光器(6)的接收端安置在透反鏡(4)反射方向的同軸位置，收光器(6)的輸出端通過(guò)光纖(7)與分光計(jì)(8)的輸入端連接，分光計(jì)(8)的輸出端連接到光電檢測(cè)器(9)的輸入端；時(shí)間延時(shí)器(3)的輸出端連接到光電檢測(cè)器(9)的另一輸入端，光電檢測(cè)器(9)的輸出端連接到A/D轉(zhuǎn)換器(10)的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器(10)的輸出端連接到計(jì)算機(jī)(11)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣污染物的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述脈沖激光器(2)的輸出波長(zhǎng)為1064納米，激光能量為100～500毫焦。

3.用權(quán)利要求1所述的煙氣污染物的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置檢測(cè)煙氣污染物的方法，其特征在于，該方法按下列步驟進(jìn)行：

a、將煙氣污染物的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置安置在需檢測(cè)的煙氣附近，使該裝置的長(zhǎng)聚焦透鏡5的焦點(diǎn)位于煙氣的取樣點(diǎn)處；

b、打開(kāi)煙氣污染物的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置，此時(shí)，該裝置的脈沖發(fā)生器(1)同時(shí)給脈沖激光器(2)和時(shí)間延時(shí)器(3)發(fā)出脈沖信號(hào)，脈沖激光器(2)的外觸發(fā)端收到一個(gè)脈沖信號(hào)就發(fā)出一個(gè)脈沖激光，脈沖激光經(jīng)透反鏡(4)與長(zhǎng)聚焦透鏡(5)后，聚焦到煙氣上；

c、當(dāng)煙氣被聚焦的高能量激光束擊穿后，會(huì)形成高溫等離子體，煙氣中的各種物質(zhì)將被激發(fā)到高能態(tài)，在下一個(gè)脈沖激光到達(dá)之前，高能態(tài)的各種物質(zhì)將回到基態(tài)，在此過(guò)程中，各種物質(zhì)會(huì)輻射出各自的特征光譜；

d、特征光譜會(huì)反射到煙氣污染物的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)裝置的長(zhǎng)聚焦透鏡(5)，經(jīng)透反鏡(4)反射，進(jìn)入收光器(6)，再經(jīng)光纖(7)傳導(dǎo)到分光計(jì)(8)；

e、分光計(jì)(8)對(duì)接收到的光信號(hào)分光后傳入光電檢測(cè)器(9)，此時(shí)，脈沖發(fā)生器(1)激發(fā)該脈沖激光同時(shí)發(fā)出的另一個(gè)脈沖信號(hào)經(jīng)時(shí)間延時(shí)器(3)正好觸發(fā)光電檢測(cè)器(9)進(jìn)行開(kāi)門采集，并將采集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(10)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，并導(dǎo)入計(jì)算機(jī)(11)；

f、計(jì)算機(jī)(11)將得到的煙氣樣品激光誘導(dǎo)擊穿光譜，按照下列方法判斷樣品中污染物屬于哪種物質(zhì)，及該物質(zhì)所含的濃度；

f1、污染物物質(zhì)的判斷方法為：

當(dāng)特征譜線是279.6納米時(shí)，污染物元素為鎂；

當(dāng)特征譜線是404.6納米時(shí)，污染物元素為鐵；

當(dāng)特征譜線是324.8納米時(shí)，污染物元素為銅；

當(dāng)特征譜線是309.3納米時(shí)，污染物元素為鋁；

當(dāng)特征譜線是405.8納米時(shí)，污染物元素為鉛；

當(dāng)特征譜線是520.8納米時(shí)，污染物元素為鉻；

當(dāng)特征譜線是253.7納米時(shí)，污染物元素為汞；

當(dāng)特征譜線是228.8納米時(shí)，污染物元素為砷；

f2、各種污染物所含的濃度分別按下列公式計(jì)算：

??????????lgI＝blgC+lga?????(1.1)

式中I為譜線強(qiáng)度，a為常數(shù)，b為所測(cè)物質(zhì)的自吸收系數(shù)，C為元素的濃度；

f21、分別取所含鎂、鐵、銅、鋁、鉛、鉻、汞、砷濃度已知的氣體，分別檢測(cè)各自的譜線強(qiáng)度I，由公式(1.1)分別計(jì)算出鎂、鐵、銅、鋁、鉛、鉻、汞、砷的常數(shù)a；

f22、將從煙氣中測(cè)到的279.6納米譜線強(qiáng)度I，以及鎂的自吸收系數(shù)b，由步驟f21得到的鎂的常數(shù)a，代入步驟f2公式(1.1)，便可得到氣體中所含鎂的濃度C；

將從煙氣中測(cè)到的404.6納米譜線強(qiáng)度I，以及鐵的自吸收系數(shù)b，由步驟f21得到的鐵的常數(shù)a，代入步驟f2公式(1.1)，便可得到煙氣中所含鐵的濃度C；

將從煙氣中測(cè)到的324.8納米譜線強(qiáng)度I，以及銅的自吸收系數(shù)b，由步驟f21得到的銅的常數(shù)a，代入步驟f2公式(1.1)，便可得到煙氣中所含銅的濃度C；

將從煙氣中測(cè)到的309.3納米譜線強(qiáng)度I，以及鋁的自吸收系數(shù)b，由步驟f21得到的鋁的常數(shù)a，代入步驟f2公式(1.1)，便可得到煙氣中所含鋁的濃度C；

將從煙氣中測(cè)到的405.8納米譜線強(qiáng)度I，以及鉛的自吸收系數(shù)b，由步驟f21得到的鉛的常數(shù)a，代入步驟f2公式(1.1)，便可得到煙氣中所含鉛的濃度C；

將從煙氣中測(cè)到的520.8納米譜線強(qiáng)度I，以及鉻的自吸收系數(shù)b，由步驟f21得到的鉻的常數(shù)a，代入步驟f2公式(1.1)，便可得到煙氣中所含鉻的濃度C；

將從煙氣中測(cè)到的253.7納米譜線強(qiáng)度I，以及汞的自吸收系數(shù)b，由步驟f21得到的汞的常數(shù)a，代入步驟f2公式(1.1)，便可得到煙氣中所含汞的濃度C；

將從煙氣中測(cè)到的228.8納米譜線強(qiáng)度I，以及砷的自吸收系數(shù)b，由步驟f21得到的砷的常數(shù)a，代入步驟f2公式(1.1)，便可得到煙氣中所含砷的濃度C。