[實用新型]在位式氣體測量裝置

無效

• 申請號: 200820165808.5
• 申請日: 2008-10-09
• 公開（公告）號: CN201266168Y
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 黃偉;顧海濤;王健
• 申請（專利權）人: 聚光科技(杭州)有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及氣體分析，特別涉及在位式氣體測量裝置。

背景技術

在冶金、化工、水泥、發電等領域中，廣泛使用在位式氣體測量裝置分析過程管道內的氣體濃度等參數，測得的氣體參數對優化生產工藝、提高生產效率、節約能源氣、減少污染物排放等都有重要意義。

如圖1所示，一種常用的在位式氣體測量裝置，光發射單元14和光接收單元15設置在過程管道10的兩側，同時通過窗口片16、17隔離待測氣體11；其中，光源2設置在光發射單元14內，探測器20設置在光接收單元15內。光源2發出的測量光束19被待測氣體11吸收，通過分析單元30分析測量光束19的透過率，從而得到待測氣體11的濃度等參數。

當所述測量裝置所處環境內包含有待測氣體11成分時，這些成分的氣體會進入所述光發射單元14和光接收單元15內，吸收了部分測量光束19，從而影響了測量精度。如，在測量管道10內的氧氣時，空氣中的氧氣成分會進入光發射單元14和光接收單元15中；在測量管道10內的一氧化碳時，外界環境中的一氧化碳成分也會進入所述光發射單元14和光接收單元15中。

另外，當待測氣體11中的顆粒物較多時，顆粒物會粘附在所述窗口片16、17上，大大降低了測量光束19的透過率，甚至會使透光率為零，嚴重影響了測量精度，甚至使測量無法進行。

為了排除上述不利影響，該測量裝置還配置了吹掃單元21，往所述光發射單元14和光接收單元15內充入吹掃氣體22。或者向所述窗口片16、17鄰近待測氣體11的一側充入吹掃氣體22，從而使待測氣體11中的顆粒物無法污染所述窗口片16、17，上述措施大大提高了測量精度，也提高了測量的可持續性。

通常使用的吹掃氣體22的純度較高，但往往還會含有微量的待測氣體11成分，而這些待測氣體11成分的存在降低了測量精度，尤其是在待測氣體11濃度低的情況下。

為了解決上述技術問題，通常做法是：在光發射單元內(內部本來就通有吹掃氣體，或者本來沒有通吹掃氣體，但為了扣除窗口片一側吹掃氣體中的待測氣體成分，才將吹掃氣體通到光發射單元內，用來測量吹掃氣體中的待測氣體成分)設置待測氣體傳感器，測得吹掃氣體中待測氣體成分的濃度，通過扣除吹掃氣體(包括光發射單元內、或光接收單元內、或窗口片臨近待測氣體一側的吹掃氣體)中待測氣體成分對光的吸收，進而得到待測氣體的濃度等參數。這種方法的不足之處主要為：

1、所述氣體傳感器的測量精度低，而且受氣體壓力、溫度的影響較大。

2、受制于測量原理，氣體傳感器的響應時間長，不能實時測量。

3、穩定性差，所述氣體傳感器的性能隨使用時間的增加而下降較快。

4、氣體傳感器壽命短，不斷更換的傳感器也提高了測量成本。

為了解決上述氣體傳感器帶來的不足，公開號為US20060192967的美國專利披露了一種氣體測量方法和裝置，如圖2所示。與常規測量裝置不同的是：在此裝置中，光源2設置在光發射單元14外，通過分束器5把測量光分為兩束，第一光束19通過光纖6送入光發射單元14，第二光束26通過光纖8送入氣體室9。從光接收單元15流出的吹掃氣體22通入氣體室9內，補償探測器27接收穿過吹掃氣體22的第二光束26，并把信號送分析單元30，進而測得吹掃氣體22中待測氣體11成分的濃度。通過扣除測量光束19在穿過吹掃氣體22時的吸收，從而得到待測氣體11的濃度。

美國專利公開的技術方案解決了吹掃氣體對測量精度的影響，但還有如下不足：

1、結構復雜，光源2和分束器件5都要設置在光發射單元14外，還要配置較長的光纖6、8以及獨立的氣體室9，在現場應用中，光纖6、8還需要鎧裝。

2、光纖的接插、氣體室9的檢漏，光源2和分束器件5的分散設置，光源2的外置，這些都提高了安裝調試和維護的難度。

3、成本較高，配置的光纖6、8以及氣體室9都提高了測量裝置的成本，而且光纖易損壞，需要更換。光纖的價格高，如在測量氧氣時，需使用價格高的單模光纖。

4、較長的光纖6、8會吸收少量的測量光；光纖的接插還會造成光的損耗，這些都會降低裝置的測量精度，尤其是在待測氣體濃度低或很低的工況中，如痕量氣體測量。

實用新型內容

為了解決現有技術中的上述不足，本實用新型提供了一種結構簡單、安裝調試容易、成本低、測量精度高的在位式氣體測量裝置。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：