[發明專利]一種便攜式多組分氣體檢測裝置

在審

• 申請號: 201710451357.5
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107219180A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 童晶晶;高閩光;李勝;王亞萍;石建國;劉建國;李相賢;李妍;魏秀麗;陳軍;劉文清
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙)34124
• 代理人: 吳向青

技術領域

本發明屬于大氣環境檢測技術及光譜測量技術領域，具體涉及一種便攜式多組分氣體檢測裝置。

背景技術

環境變化、環境污染及其對生態的影響已經成為全球關注的重要問題。隨著我國經濟的快速發展，保護環境資源、加強環保監督、實現可持續發展的任務十分艱巨。我國在大氣環境監測與預警方面尚未形成健全和完整的監測技術體系，無法對大氣環境的現狀和趨勢給出全面、清晰的分析與判斷，不能滿足我國宏觀污染控制決策的需要。因此研究環境大氣的監測技術，建立基于多種探測手段的大氣環境監測平臺，實時獲得由于人類生活和生產活動所引起的大氣污染程度狀況，將有助于研究區域性、突發性、災害性環境污染形成的機理和條件，了解污染傳輸過程及其對生態環境的危害，從而推動預防預報理論的建立，為大氣污染防治政策和法規的制定提供相應的決策依據。

目前應用于大氣環境污染和環境安全監測的技術主要有光學技術，質譜技術和色譜技術，其中，基于光學原理的在線監測技術，具有非接觸、無需采樣、高靈敏、大范圍快速監測等特點，是國際上環境監測技術的主要發展方向之一。

差分吸收光譜技術DOAS是以大氣中的痕量污染氣體對紫外和可見波段的特征吸收為基礎，通過特征吸收光譜對大氣中污染氣體進行定性識別和定量檢測。 DOAS技術具有靈敏度高、時間分辨率高、非接觸測量等優點，已廣泛應用于大氣痕量氣體成份探測及污染源煙氣在線監測。與其它光譜學測量方法相比，DOAS 測量系統的探測器件體積較小，更容易做成小便攜式儀器，性價比高。

相比于臺式機使用方式，便攜式監測儀器具有體積小、質量輕、攜帶方便、機動性強、操作簡單等特點，特別適用于野外大氣環境監測，以及國家和地方環境監測站使用。便攜式監測儀器可應用于突發性大氣污染事故現場應急監測，也可應用于日常大氣環境連續在線監測。因此，開發具有測量速度快、測量精度高、操作使用簡單的便攜式多組分氣體在線檢測儀器，對于提高我國大氣環境監測技術，實時掌握環境空氣質量的變化情況，為環境污染控制提供數據支撐，改善大氣環境具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是針對現有大氣環境監測技術的不足，提供了一種便攜式多組分氣體檢測裝置，可以實現監測人員方便快捷的攜帶設備進入到具體應用現場，如突發大氣事故應急監測、固定污染源煙氣排放監測、化工園區大氣環境監測等，對被測區域的氣體進行快速準確的定性和定量監測，為大氣環境監測提供可靠監測設備，為生產環境的大氣安全性提供預警，為大氣環境的督查和監察提供有效數據支撐。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：一種便攜式多組分氣體檢測裝置，包括便攜式箱體以及安裝在便攜式箱體內的：紫外光源、準直單元、樣品池、氣泵、匯聚單元、光纖、光譜儀、計算機以及電源模塊；所述樣品池上接有進氣管和排氣管，所述氣泵串接在排氣管上，所述進氣管和排氣管貫通至便攜式箱體外部，并在便攜式箱體的外壁上設有進氣接口和排氣接口，所述進氣接口上接有氣體采樣頭；紫外光源發射出的紫外光線經過準直單元準直后入射到樣品池，紫外光在樣品池內被目標氣體選擇性吸收之后由出射口發射出去，出射光束經匯聚單元準直和匯聚后通過光纖耦合后進入光譜儀，光譜儀完成紫外光色散和紫外吸收光譜探測，然后通過USB接口方式將探測信號送到計算機，計算機完成光譜數據處理和目標氣體濃度反演。

所述便攜式箱體由箱槽和箱蓋構成，箱槽和箱蓋的其中一側通過鉸鏈鉸接，另一側即鉸鏈所在側的對側設有搭扣和把手；所述紫外光源、準直單元、樣品池、氣泵、匯聚單元、光纖、光譜儀以及電源模塊安裝在箱槽內，所述計算機安裝在箱蓋上，且箱蓋上開設有一通孔，使計算機的顯示模塊能夠暴露在箱蓋的外側。

氣體采樣頭可拆卸的連接在所述進氣接口上，氣體采樣頭內包含粉塵過濾器；所述氣泵采用配置無刷電機的微型抽氣泵。

所述紫外光源選用氘燈。

準直單元由順序布置的兩塊凸透鏡和一塊凹透鏡構成，三塊透鏡之間的距離被裝配為能夠將紫外光源發出的散射光匯聚成準直的平行光，透鏡材料選用石英玻璃材料。

所述樣品池采用多次反射式懷特型結構樣品池(懷特池)，利用三塊球面鏡實現紅外光多次折返；樣品池的氣路進出口安裝有卡套接頭，光路進出口安裝有密封硅橡膠，樣品池池體采用整體鋁合金加工而成，側面和底面有減輕槽，池體重量在3kg以內，池體內部進行表面耐腐蝕處理；三塊球面鏡鍍紫外高反膜和保護膜。

匯聚單元由同軸順序布置的三塊凸透鏡以及連接底座構成，匯聚單元的三塊凸透鏡安裝在連接底座上開設的通光孔內，連接底座與便攜式箱體的底壁固接，匯聚后的紫外光入射到所述光纖。