專利名稱：一種二氧化硫探測器的制作方法
技術領域：
本發明屬于氣體探測領域，涉及一種靈敏度高、選擇性好、測量范圍大且可實時在線測量的二氧化硫氣體探測器。
背景技術：
近年來，隨著我國工業化的發展，大量開采煤礦、燃煤發電、鋼鐵及有色金屬的大量冶煉，都極大程度上造成了二氧化硫氣體的污染。當前氣體探測中，常用的方法有化學法、電氣方法和光學法，其中，光學遙感探測以其響應迅速、不影響被測氣體等優點而受到廣泛關注。光學遙感污染氣體通常是利用污染氣體對某一波段的吸收特性來檢測其含量的，但由于二氧化硫本身的光譜特性，其對光的吸收峰寬度很窄，需要很高的靈敏度的探測儀器，且容易受到干擾。二氧化硫分子在受到鋅燈照射時，會成為激發態的二氧化硫；當激發態的二氧化硫回到基態時，會發射出熒光光子，這就是二氧化硫的紫外熒光。在低濕度條件下，0 143mg/m3范圍內的熒光強度與二氧化硫濃度成線性關系。根據紫外熒光原理，熒光總光強 I與二氧化硫濃度之間的關系可表示為I = kc，其中c為二氧化硫的濃度，k為特性測量條件下的比例系數。比例系數k在檢測儀器系統確定后，在一定的測量條件下，可以視為常數。因此熒光光強與二氧化硫濃度可視為線性關系。
發明內容
為了解決現有二氧化硫探測方法的不足，本發明提供了一種二氧化硫探測器，它基于二氧化硫的紫外熒光原理，具有靈敏度高、選擇性好、測量范圍大、不影響被測氣體且可實時在線測量等優點。為了實現上述技術目的，本發明采用的技術方案為在探測器內，有一個反應室， 該反應室上有氣體的出入口，保證反應室內的氣體比例與外界相同；反應室的一邊裝有鋅燈，另一邊裝有光電倍增管(PMT)和光子計數器；二氧化硫的主共振頻率為213. 8nm，使用這個波長的紫外光照射二氧化硫時能夠得到最好的激發效果；二氧化硫受激發產生的熒光波長大于250nm，由于其光信號十分微弱，需要通過PMT后進入光子計數器，統計其激發熒光的強度；反應室內有兩個濾光片，其中一個前置濾光片用于使鋅燈發出的光中波長為 213. Snm的主共振頻率通過，另一個后置濾光片用于使250nm以上波長的激發光通過。鋅燈有其專用的電源；為了保證反應室內的干燥，有一個反應室溫度控制模塊，采用加熱方式降低反應室內的濕度；為了穩定PMT的工作性能，也有相應的PMT溫度控制模塊。在探測器工作時，根據反應室、PMT的溫度、反應室的材質、反應室的長度等信息可以計算出比例系數k，然后測出激發后產生的熒光光強，就可以得到二氧化硫氣體的濃度。 其中反應室的材質、長度等參數可以預先設定并存儲于探測器的存儲結構中，而反應室及 PMT的溫度測通過溫度傳感器傳輸給探測器的處理芯片。處理芯片控制反應室的樣氣和氣路，并與輸入輸出及通信單元相連接。其中輸入單元可以是簡單的按鍵、開關等設置，輸出單元為LED或IXD顯示屏，而鑒于無線傳感網絡的便利性，通信單元可以為無線通信裝置。
圖1是本發明的組成結構框圖；圖2是本發明處理芯片執行命令時的流程圖。圖中1.鋅燈電源，2.鋅燈，3.反應室溫度控制模塊，4.反應室，5. PMT溫度控制模塊，6.PMT，7.光子計數器，8.溫度采樣單元，9.處理芯片，10，電磁閥，11.存儲器，12.輸入單元，13.輸出單元，14.通信單元。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的說明。如圖1所示，本發明包括光學探測和處理控制兩大部分，其中光學探測部分由鋅燈⑵、反應室(4)、PMT光電倍增管(6)、光子計數器(7)、電磁閥(10)組成，鋅燈(2)配有專用鋅燈電源(1)，反應室⑷和PMT(6)分別有溫度控制模塊(3)和(5)；濾光片、氣體出入口等在反應室的結構中；光電倍增管(6)用于增大二氧化硫受激發產生的熒光的信號強度；光子計數器(7)統計出熒光光強；電磁閥(10)可以調節反應室的光路及氣體出入。其中處理控制部分包括溫度采樣單元(8)、處理芯片(9)、存儲器(11)、輸入單元(12)、 輸出單元(13)、通信單元(14)；由于處理流程比較簡單，處理芯片(9)由一般的單片機即可勝任；輸入單元(12)可以是開關、按鍵或者旋鈕，以結構簡單及功能合適為準；輸出單元為 LED或IXD顯示屏；通信單元(14)為無線通信裝置，作為優選，通信單元(14)為Zigbee無線通信裝置。如圖2所示，處理芯片執行命令的流程為a)系統初始化，進入主界面；b)系統掃描輸入單元，查看是否有信息輸入；c)如果沒有信息輸入，返回到a)的主界面，如果有信息輸入，則執行功能調用與設置；d)功能調用與設置選擇溫度設置、氣路設置、計數門設置、系統參數設置、通信接口設置五個中的1個或多個，其中溫度設置包括反應室和PMT的溫度設置，氣路設置包括氣路的校準和樣氣的吸入排出，系統參數設置包括本底和響應度的設置；e)設置完一項后，判斷是否設置完畢，如果設置未完成，返回C)繼續執行功能調用與設置；f)設置完成后，系統將設置參數存儲起來，然后返回a)的主界面。以上是對本發明的說明而非限定，基于本發明思想的其他實施方式，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種二氧化硫探測器，其特征是，包括光學探測和處理控制兩大部分，其中光學探測部分由鋅燈、反應室、PMT光電倍增管、光子計數器、電磁閥組成，鋅燈配有專用鋅燈電源，反應室和PMT分別有溫度控制模塊；濾光片、氣體出入口等在反應室的結構中；光電倍增管用于增大二氧化硫受激發產生的熒光的信號強度；光子計數器統計出熒光光強；電磁閥可以調節反應室的光路及氣體出入；其中處理控制部分包括溫度采樣單元、處理芯片、存儲器、 輸入單元、輸出單元、通信單元。
2.根據權利要求1所述的一種二氧化硫探測器，其特征是，所述濾光片有兩個，分別控制波長為213. Snm的紫外光通過和控制250nm以上的光通過。
3.根據權利要求1所述的一種二氧化硫探測器，其特征是，所述處理芯片為單片機。
4.根據權利要求1所述的一種二氧化硫探測器，其特征是，所述輸入單元為按鈕、開關或旋鈕。
5.根據權利要求1所述的一種二氧化硫探測器，其特征是，所述輸出單元為LED顯示屏或IXD顯示屏。
6.根據權利要求1所述的一種二氧化硫探測器，其特征是，所述通信單元為無線通信直ο
7.根據權利要求6所述的一種二氧化硫探測器，其特征是，所述通信單元為Zigbee無線通信裝置。
8.根據權利要求1所述的一種二氧化硫探測器，其特征是，所述處理芯片執行命令的流程為a)系統初始化，進入主界面；b)系統掃描輸入單元，查看是否有信息輸入；c)如果沒有信息輸入，返回到a)的主界面，如果有信息輸入，則執行功能調用與設置；d)功能調用與設置選擇溫度設置、氣路設置、計數門設置、系統參數設置、通信接口設置五個中的1個或多個，其中溫度設置包括反應室和PMT的溫度設置，氣路設置包括氣路的校準和樣氣的吸入排出，系統參數設置包括本底和響應度的設置；e)設置完一項后，判斷是否設置完畢，如果設置未完成，返回c)繼續執行功能調用與設置；f)設置完成后，系統將設置參數存儲起來，然后返回a)的主界面。
全文摘要
一種二氧化硫探測器，在探測器內，有一個反應室，該反應室上有氣體的出入口；反應室的一邊裝有鋅燈，另一邊裝有光電倍增管(PMT)和光子計數器；二氧化硫的主共振頻率為213.8nm，使用這個波長的紫外光照射二氧化硫時能夠得到最好的激發效果；二氧化硫受激發產生的熒光波長大于250nm，由于其光信號十分微弱，需要通過PMT后進入光子計數器，統計其激發熒光的強度；反應室內有兩個濾光片，其中一個前置濾光片用于使鋅燈發出的光中波長為213.8nm的主共振頻率通過，另一個后置濾光片用于使250nm以上波長的激發光通過。鋅燈有其專用的電源；反應室和光電倍增管分別有其溫度控制裝置以穩定其性能。
文檔編號G01N21/64GK102478517SQ20101055952
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月24日 優先權日2010年11月24日
發明者何兵, 徐小科 申請人:上海復萊信息技術有限公司