[發明專利]一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統

在審

• 申請號: 201810051407.5
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108318437A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 秦敏;方武;段俊;梁帥西;唐科;孟凡昊;謝品華;劉建國;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;G01N21/27
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，其特征在于：包括紫外光源模塊、入射鏡頭、光路選擇器、用于測量待測煙氣成分的氣室、出射鏡頭、微型光纖光譜儀、校準模塊、入射光纖、一分二分支光纖、系統電源模塊以及數據采集與顯示模塊；所述測量系統采用煙道直插式測量方式，即氣室位于煙道中，不改變煙道中氣體的流動方向，也不抽取煙氣到煙道外的一種測量方式；所述氣室采用紫外開放可調式多反池，紫外開放可調式多反池位于直插式煙道測量探頭中；紫外光源模塊、入射鏡頭、光路選擇器、紫外開放可調式多反池的主鏡部分、出射鏡頭、微型光纖光譜儀、校準模塊、入射光纖、一分二分支光纖、系統電源模塊及數據采集與顯示模塊位于煙道外的儀器箱內，包含了紫外開放可調式多反池副鏡的直插式煙道測量探頭前端位于煙道內；在進行測量時，光路選擇器將光路切換至測量光路狀態，紫外光源模塊發出的光束經入射光纖傳輸、入射鏡頭準直后經光路選擇器在紫外開放可調式多反池內多次反射，煙氣由煙道下端向上端傳輸過程中通過紫外開放可調式多反池，光束被池內待測煙氣成分吸收后通過出射鏡頭經一分二分支光纖的分支端傳輸進入微型光纖光譜儀，經過分光后形成的光譜通過數據采集與顯示模塊運用差分吸收光譜反演算法同時獲得煙氣中二氧化硫SO₂、一氧化氮NO和二氧化氮NO₂的濃度值；一分二分支光纖的另一分支端與校準模塊連接，系統可通過光路選擇器控制光路切換，實現零氣和樣氣的在線校準；當光路選擇器切換光路進入校準光路狀態，紫外光源模塊發出的光經入射光纖傳輸至入射鏡頭，光束被準直后通過光路選擇器進入校準模塊，在校準模塊中分別通入零氣和標準濃度的樣品氣，微型光纖光譜儀接收光束通過校準模塊后的光譜信號，從而實現零氣和樣氣的在線校準。

2.根據權利要求1所述的一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，其特征在于：所述紫外開放可調式多反池由一塊主鏡、兩塊副鏡、副鏡調節裝置、保護氣簾產生口以及儀表氣接口組成；主鏡和副鏡采用共軛放置，副鏡采用三拉三頂的調節方式，通過副鏡調節裝置調節副鏡的俯仰、偏擺角度，進而調整紫外光束在紫外開放可調式多反池內的反射次數擴展測量光程，紫外開放可調式多反池中用于測量煙氣部分的基長為500mm，反射次數的調節范圍為4～20次，實現測量光程從2米擴展到10米。

3.根據權利要求2所述的一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，其特征在于：所述紫外開放可調式多反池中主鏡和副鏡表面均鍍紫外增強反射膜，鍍膜后主副鏡在200-250nm波段的反射率大于90％。

4.根據權利要求2所述的一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，其特征在于：紫外開放可調式多反池主、副鏡鏡片前端均有保護氣簾產生口，分別與直插式煙道測量探頭末端的儀表氣接口連通，以防止主副鏡被煙氣中顆粒物成分的污染，紫外開放可調式多反池內表面噴涂有黑色特氟龍涂層，防止污染物對氣室表面造成吸附和腐蝕。

5.根據權利要求1所述的一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，其特征在于：通過光路選擇器可以實現校準光路和測量光路的切換，當光路選擇器中的反射鏡與校準模塊主光軸呈45°角時則切換至校準光路，當光路選擇器中的反射鏡與校準模塊主光軸呈135°角時則切換至測量光路；光路選擇器中的反射鏡為一背面不透光表面鍍紫外增強反射膜的反射鏡，鍍膜后反射鏡在200-250nm波段的反射率大于90％。

6.根據權利要求1所述的一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，其特征在于：校準模塊由校準池、校準池進氣口、校準池出氣口、校準池恒溫模塊和校準池出射鏡頭組成，校準模塊通過一分二分支光纖的分支端與微型光纖光譜儀連接；校準池恒溫模塊由保溫棉、溫控器和加熱片組成，控制校準池的溫度恒定在45攝氏度，保證校準的準確性，同時減少校準時樣氣成分的吸附。

7.根據權利要求1所述的一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，其特征在于：入射光纖和一分二分支光纖末端均位于與之相連的入射鏡頭和出射鏡頭的焦點位置；光纖末端安裝在三維調整平臺上，能對所處位置方便地進行三維調節。

8.根據權利要求1所述的一種基于紫外開放可調式多反池技術的便攜煙氣原位測量系統，其特征在于：為達到結構緊湊便攜的目的，紫外光源模塊、紫外開放可調式多反池、微型光纖光譜儀、校準模塊及數據采集與顯示模塊均采用模塊化設計，系統中光路的傳輸通過光纖實現。