專利名稱：負濾波式雙組份紅外氣體分析儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種紅外氣體分析儀，具體是一種負濾波式雙組份紅外氣體分析儀， 該儀器可廣泛用于在線連續檢測混合氣體中CO、CO2、CH4、SO2、NO等任兩個組份的氣體濃度。
背景技術：
工業在線檢測兩個組份濃度時，一般需要兩臺單組份的分析儀器，單組份負濾波式紅外儀具有零點穩定好、抗背景干擾性極強的優點，但雙組份負濾波式紅外儀由于每個組份需要兩個濾光片，分別安裝在濾波輪的敏化室和參比室上，而雙組份就需要安裝四片濾光片。不僅成本高，而且相同組份的兩片濾光片其中心波長、帶寬指標難于準確相同，形成了參比信號與測量信號包含的光譜量不準確相同，因而穩定性和抗背景干擾性不好，限制了負濾波式紅外分析儀的發展與應用，這也是目前缺少雙組份負濾波式紅外儀的主要原因。另一方面，負濾波式紅外分析儀都有較重的濾波輪部件，而驅動它需要較大功率的電機，當濾波輪高速旋轉時電機的發熱大，軸承磨損大，電機故障率高，可靠性差，這是負濾波式紅外儀可靠性差、壽命低的最關鍵的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種具有高穩定性的負濾波式雙組份紅外氣體分析儀，該分析儀提高了雙組份儀器的穩定性和抗背景干擾性及提高濾波輪驅動電機的可靠性。本發明所述的負濾波式雙組份紅外氣體分析儀，包括光源，設置在光源前端的濾波輪，濾波輪由濾波輪驅動電機帶動，在濾波輪后對應位置設置氣室，氣室包括樣氣進口和樣氣出口 ；在氣室末端設有檢測器，檢測器與信號放大及處理電路相連；其特征在于在光源和濾波輪之間設有與濾波輪同軸的切光片，切光片由與其相連的切光片驅動電機帶動， 在切光片上沿圓周方向均勻設有兩組濾光片，在濾波輪設有與兩組濾光片配合的兩個組份參比室。上述切光片一側設有光電開關，該光電開關與處理電路中的PLC相連。本發明中的濾波輪不需連續運轉，而是由單片機定時切換濾波輪上的氣室位置。 兩個組份的濾光片安裝在切光片上，由切光片驅動電機連續驅動切光片轉動。光路采用共模設計，即兩個組份的任一組份的測量光信號和參比光信號是使用同一光源，同一氣室、同一濾光片、同一檢測器。儀器的電信號處理也采用共模設計，即所有電信號經過同一放大器、單片機的硬件處理。共模的含義是使任一組份的測量信號誤差和參比信號誤差按同一比例變化，并以參比信號與測量信號的比例作為成份變量而保證消除不穩定誤差影響。
圖1是本發明的結構示意圖。圖2是切光片示意圖， 圖3是濾波輪示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的負濾波式雙組份紅外氣體分析儀，包括光源2，設置在光源前端的濾波輪6，濾波輪6由濾波輪驅動電機7帶動，在濾波輪6后對應位置設置氣室10， 氣室10包括樣氣進口 8和樣氣出口 9 ；在氣室10末端設有檢測器11，檢測器11與信號放大及處理電路相連；在光源2和濾波輪6之間設有與濾波輪同軸的切光片4 (圖2)，切光片 4由與其相連的切光片驅動電機1帶動，在切光片4上沿圓周方向均勻設有兩組濾光片(圖 3)，在濾波輪6設有與兩組濾光片配合的兩個組份參比室以及一個敏化室12。本發明的工作特點
(1) 提高雙組份儀器穩定性及抗背景干擾性的措施
由于負濾波原理要求某組份的測量信號V3m和參比信號是由相同光譜特征即同一濾光片的光所產生的信號。故兩個組份只能用四個濾光片。本發明增設了切光片，濾光片安裝在切光片上，只需兩個濾光片與濾波輪的兩個組份參比室配合，就可以測得兩個組份的參比信號V1 和\參’同時與濾波輪的敏化室配合，又可以測得兩個組份的測量信號V1 ■和 V2ilo通過計算公式可計算出雙組份成份濃度。因為本發明的雙組份負濾波式儀器每個組份只用一個濾光片，測量信號與參比信號光譜完全相同，因而影響穩定性的誤差和背景氣體的干擾誤差在濃度計算時分子、分母同時變化可以抵消，從而提高儀器的穩定性和抗背景干擾性能。(2) 提高儀器可靠性的技術措施
負濾波式紅外儀必須要有可切換測量與參比信號的濾波輪，驅動濾波輪電機的發熱及軸承磨損是降低可靠性的主要原因。而產生這些現象的關鍵在于電機高速連續運轉所造成的。本發明由于增設了連續運轉切光的切光片，從而不需要濾波輪連續運轉進行切光。而濾波輪測量和參比信號的切換只需定時，一般幾個小時切換一次就可以了，本發明用于驅動濾波輪的電機只需定時旋轉一個角度就可以完成測量與參比信號的切換。因此，濾波輪驅動電機也不會發熱，軸承的磨損也大大減少，從而提高了負濾波式紅外儀的可靠性。當濾波輪的敏化室透光時，通過切光片連續旋轉切光，探測器輸出信號分別是組份1的測量信號Vi3m和組份2的測量信號V23m，
當濾波輪組份1的參比室透光時，通過切光片切光，探測器輸出組份1的參比信號和組份2波長的光穿過組份1參比室的無用信號V”，
當濾波輪組份2的參比室透光時，通過切光片切光，探測器輸出組份2的參比信號\參和組份1波長的光穿過組份2參比室的無用信號\_2 濃度計算公式為
權利要求
1.一種負濾波式雙組份紅外氣體分析儀，包括光源(2)，設置在光源前端的濾波輪 (6)，濾波輪(6)由濾波輪驅動電機(7)帶動，在濾波輪(6)后對應位置設置氣室(10)，氣室 (10)包括樣氣進口(8)和樣氣出口(9)；在氣室(10)末端設有檢測器(11)，檢測器(11)與信號放大及處理電路相連；其特征在于在光源(2)和濾波輪(6)之間設有與濾波輪同軸的切光片(4)，切光片(4)由與其相連的切光片驅動電機(1)帶動，在切光片(4)上均勻設有兩組濾光片，在濾波輪(6)設有與兩組濾光片配合的兩個組份參比室。
2.根據權利要求1所述的負濾波式雙組份紅外氣體分析儀，其特征在于在切光片(4) 一側設有光電開關，該光電開關與處理電路中的PLC相連。
3.根據權利要求1所述的負濾波式雙組份紅外氣體分析儀，其特征在于在濾波輪(6) 設有敏化室。
全文摘要
本發明公開了一種負濾波式雙組份紅外氣體分析儀，其在光源和濾波輪之間設有與濾波輪同軸的切光片，切光片由與其相連的切光片驅動電機帶動，在切光片上沿圓周方向均勻設有兩組濾光片，在濾波輪設有與兩組濾光片配合的兩個組份參比室。本發明通過定時切換濾波輪分別使濾波輪的敏化室和兩個組份的參比室依次切入光路，與切光片不停的旋轉配合而分別形成兩個組份的測量和參比光信號。通過單片機計算可同時取得雙組份濃度值。儀器只需兩個濾光片及通過定時改變濾波輪的切換時間可達到零點漂移小的高穩定性。
文檔編號G01N21/27GK102507461SQ20111034122
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者索紀文 申請人:南京智達分析儀器有限公司