[發(fā)明專利]用于確定試樣氣流中至少一種氣體的濃度的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380027456.0
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN104335028B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N.克雷夫特
• 申請（專利權(quán)）人: AVL排放測試系統(tǒng)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 任宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定試樣氣流中至少一種氣體的濃度的裝置，其具有分析室、檢測器和連接通道，試樣氣流和反應(yīng)氣流被導(dǎo)入該分析室，檢測器測量通過反應(yīng)發(fā)出的光學(xué)輻射，分析室通過該連接通道與檢測器相連。

背景技術(shù)

這種裝置由氣相色譜法或化學(xué)熒光分析的領(lǐng)域已知，并且例如被用于確定廢氣中的一氧化氮的含量。

因此在一氧化氮和臭氧的自發(fā)反應(yīng)中形成氧氣和二氧化氮，其中所形成的二氧化氮的一部分處于被激發(fā)的電子狀態(tài)。這種能量過剩自發(fā)地釋放出可光學(xué)測量的熒光輻射形式的分子，其與試驗(yàn)氣體中的一氧化氮濃度成正比。

因?yàn)樗龇磻?yīng)僅適用于一氧化氮分子，因此廢氣中二氧化氮成分在進(jìn)入分析室之前還原為一氧化氮。這在熱力的或熱力/催化的轉(zhuǎn)換器中在溫度高于200℃時進(jìn)行。此外在臭氧生成器中由氧氣生成用于反應(yīng)的臭氧。為了獲得與氮氧化物濃度成正比的光增益，廢氣的體積流量保持恒定。相應(yīng)地廢氣通過毛細(xì)管壓力和溫度可調(diào)地導(dǎo)入分析室中。所述輻射借助被冷卻的光電倍增器(其用作檢測器)轉(zhuǎn)化為電信號。這種信號作為衡量氮氧化物排放物的尺度輸入評估電子部件中。

但是已證實(shí)的是，當(dāng)一方面在分析室中產(chǎn)生高于100℃的高溫時并且另一方面在檢測器區(qū)域中存在低溫時，可以實(shí)現(xiàn)特別好的結(jié)果。此外，在通過散射或吸收測量光學(xué)輻射時常常出現(xiàn)損失。

因此，在DE-OS 27 16 284中推薦一種確定氣態(tài)組分的裝置，其中加熱的反應(yīng)室設(shè)有用于臭氧的進(jìn)氣口和用于試驗(yàn)氣體的進(jìn)氣口。反應(yīng)室與設(shè)置在冷卻殼體中的光電測量室通過石棉環(huán)熱隔離。在反應(yīng)室和測量室之間設(shè)置兩個以反射材料涂覆的圓柱體，以及在該圓柱體之間設(shè)置兩個環(huán)狀安裝的石英玻璃窗。

這種裝置的缺點(diǎn)在于，通過兩個石英玻璃窗不能完全實(shí)現(xiàn)熱隔離。此外通過在石英玻璃窗上的吸收出現(xiàn)輻射損失，因?yàn)樗鼈冊O(shè)置成一個環(huán)。還存在的問題是，圓柱體的涂層(其始終暴露在氣流中)能否始終完成它的盡可能全反射的任務(wù)。也不能避免氨氣沉積在分析室的壁上。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于確定試樣氣流中至少一種氣體的濃度的裝置，借助該裝置分析室可以以升高的溫度工作以避免氨氣或異氰酸沉積在分析室的壁上，并且通過反應(yīng)產(chǎn)生的光學(xué)輻射盡可能完全地提供給檢測器用于測量，以便獲得盡可能精確的測量結(jié)果。

所述技術(shù)問題通過一種用于確定試樣氣流中至少一種氣體的濃度的裝置解決，其具有主權(quán)利要求的特征。

通過將連接通道設(shè)計(jì)為從分析室延伸至檢測室的光導(dǎo)體，可以確保，被測量的光增益的損失被最小化并且同時通過光導(dǎo)體進(jìn)行分析室和檢測室的熱隔離，因此分析室可以以提高的溫度運(yùn)行。

光導(dǎo)體優(yōu)選具有不同于周圍環(huán)境的折射率，由此可以簡單地在光導(dǎo)體內(nèi)部形成全反射。

發(fā)出的輻射的反射由此實(shí)現(xiàn)，即光導(dǎo)體的邊界面被鏡面化處理。這可以通過在玻璃棒的外側(cè)上布設(shè)反射層或通過對外部套筒的內(nèi)表面的涂層進(jìn)行。

光導(dǎo)體優(yōu)選由套筒包圍。這簡化了光導(dǎo)體的安裝并且同時保護(hù)光導(dǎo)體。

在一種擴(kuò)展的實(shí)施形式中，在套筒和光導(dǎo)體之間構(gòu)成環(huán)繞的間隙。相應(yīng)地在兩個透明介質(zhì)玻璃和空氣之間的邊界面上出現(xiàn)全反射，因此在分析室中形成的輻射能夠幾乎完全提供給檢測器，而不必進(jìn)行鏡面化處理。

如果不會出現(xiàn)散射損失，而是確保，所有發(fā)出的光線也可以到達(dá)光導(dǎo)體，則光導(dǎo)體的直徑大于分析室的直徑。同時該直徑差避免了光導(dǎo)體滑向分析室。

優(yōu)選，光導(dǎo)體支承在套筒中并且該光導(dǎo)體與套筒之間夾有兩個密封裝置。因此光導(dǎo)體向外的接觸面保持較小，因此僅存在很小的面，在該面上光線可以射出，也可以被吸收并且不能全反射。

為了在光導(dǎo)體的整個長度上獲得很好的支承，第一密封裝置設(shè)置在套筒和光導(dǎo)體的面向分析室的端部上，由此由于光導(dǎo)體相比于分析室的更大的直徑可以附加地減少射入該區(qū)域中的光線，因此降低在測量時的損失。

當(dāng)?shù)谝幻芊庋b置設(shè)置在套筒的指向分析室的端部的內(nèi)圓周上的環(huán)形容納部中時，可以實(shí)現(xiàn)特別簡單的裝配。

在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，密封裝置是白色的。由此相對于黑色的密封裝置再次降低了光波的吸收，這又降低了在測量時的損失，因?yàn)榉瓷洳ǖ臄?shù)量明顯更多。

當(dāng)光導(dǎo)體由不包含化學(xué)污染物的石英玻璃制成時，則形成光導(dǎo)體很好的透光性能。

為了提高兩個室的熱隔離，套筒和光導(dǎo)體的長度是分析室的直徑的多倍。