专利名称：一种红外气体分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外气体分析仪。
背景技术：
由于大多数气体分子的振动和转动光谱都在红外波段，当入射红外辐射的频率与 分子的振动转动特征频率相同时，红外辐射就会被气体分子所吸收，引起辐射强度的衰减。 红外气体分析仪就是利用这种气体分子对红外辐射吸收的原理而制成，具有测量精度高， 速度快以及能连续测定等特点，广泛应用于石油化工、冶金、机械加工、制药、生化、环境保 护、质量监测、水泥等领域和汽车工业(发动机性能监测系统)、高纯气体的品质检验，也可 以应用于实验室气体分析。现有大多数红外气体分析仪都采用红外热光源，发光效率差，并 容易引入热干扰等问题；红外检测室的结构比较简单，易受温度变化的影响；传统的薄膜 电容式传感器的抗震动能力差，而且具有频率响应特性差的缺陷；这些因素都很大程度上 影响了整个测量的精度、数据的准确性和可靠性。
发明内容本实用新型要解决的技术问题在于提供一种红外气体分析仪，采用效率更高的红 外光源，结构更合理的红外检测室，性能更优的传感器，以增强系统的频率响应特性，提高 测量的准确性。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种红外气体分析仪，它由 LED红外光源、光路斩波器、样气室、滤光片、干扰气体滤室、红外检测室、传感器、信号调理 小板、主板和人机接口组成，所述红外检测室包括前检测室和后检测室，所述传感器连接于 前检测室和后检测室之间；所述红外检测室的后检测室带有可伸缩加长气室，为与后检测 室连通的扩展部。其中，所述后检测室和扩展部之间设有湿度校准片。其中，所述滤波器包括充入有可吸收干扰波长红外光的气体的干扰气体滤室和串 联置于该干扰气体滤室之后的滤光片。其中，所述传感器采用微桥型空气质量流量传感器或单晶硅压阻式微差压传感
ο其中，所述红外光源采用LED冷光源。本实用新型的有益效果是1)本实用新型采用了空间结构从空气动力学角度考虑设计的检测室，该检测室包 括前检测室和后检测室，而后检测室又由连通的主部和扩展部组成，一方面，这样使得前检 测室和后检测室中的被测气体在吸收红外光之后产生的流量更加均勻，具有较好的频率响 应特性，进而提高了传感器测量结果的准确性；另一方面，可在主部和扩展部之间设置一温 度校准片，可通过调整温度校准片到适当位置以去除湿度影响，进一步保证了传感器测量 结果的准确性。[0011]2)由于目前红外气体分析仪通常采用的镍锘丝光源热稳定性差、寿命短、测 量误差大，本实用新型采用LED冷光源替换镍锘丝光源作为红外光源，使用寿命可长达 3000-25000小时，可靠性高，发光效率是传统热光源的三到四倍，极好地解决了热干扰的问题。3)现有的红外气体分析仪通常采用薄膜电容微音器作为传感器，具有频响特性 差和对震动敏感的缺点，而本实用新型将薄膜电容微音器替换为微桥型空气质量流量传感 器，该传感器利用传热原理，实现所测空气质量流量与输出电压信号的线性转换，且采用 ISO技术封装，具有很高的可靠性、重复性和稳定性。这样从传感器层面杜绝了震动对测量 的影响，避免了传统传感器存在的漏气问题。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1为本实用新型实施例提供的红外气体分析仪的结构示意图。
具体实施方式
通常，红外气体分析仪的测量原理是建立在一种气体只能吸收其特征波长段红外 线的特性基础上的，即是基于大多数非对称气体分子对红外线波段中一定波长具有吸收功 能，而且其吸收程度与被测气体的浓度有关。如CO能够吸收4. 5-5μπι波长的红外光线，CH4 能吸收2. 3 μ m、3. 4 μ m、7. 6 μ m红外线。本实施例中，红外气体分析仪的结构如图1所示，包括传感器6、红外光源1以及 在红外光路传播方向上串联放置在红外光源之后的斩波器2、样气室3、滤波器4、检测室5; 其中，样气室3两端的壳壁上设有进气口 3-1和出气口 3-2，被测气体以一定流速从进气口 3-1进入、从出气口 3-2流出；滤波器4包括滤波气室4-1和滤波片4-2，滤波气室4_1中充 入可吸收干扰波长红外光的气体，而滤波片4-2为窄带带通型，用以滤除红外光中未用波 长部分；检测室5中充满被测气体，包括前检测室5-1和后检测室5-2，后检测室5-2又与 扩展部7连通；传感器6连接于前检测室5-1和后检测室5-2之间。为提高测量的准确度、增强抗震性能，本实施例中，红外光源1采用LED冷光源，传 感器5采用微桥型空气质量流量传感器。上述红外气体分析仪在工作时，红外光源1发出宽谱红外光并在被斩波器2调制 成一定频率的脉冲光后进入样气室3 ；被测气体以一定流速从进气口 3-1充入样气室3，吸 收通过样气室3中的红外光中的部分波段后从出气口 3-2排出；之后部分波段被被测气体 吸收后的红外光通过滤波器4，滤波气室4-1中充入的气体吸收红外光中干扰波长部分，滤 波片4-2选出干扰波长已被吸收的红外光中的特定窄带波段，滤除其它未用的波段；最后， 红外光进入充满被测气体的检测器5，经前后检测室的不对称吸收产生的流量差，传感器5 捕获该流量差信号，在后续过程中根据该流量差信号来判断分析出被测气体中量测对象成 分的浓度。红外光在进入检测室5中时，前检测室中的被测气体会吸收红外光的部分波长 而膨胀，后检测室中的被测气体会进一步吸收红外光而膨胀，从而在前检测室和后检测室 之间会产生流量差，由于后检测室设计有扩展部，使得该流量更加均勻，所以传感器6的测 量更加准确。[0019]以S02分析仪为例，干扰成分有CH4、H2O, CO2,则滤波气室4_1中充入CH4、CO2气 体，能将红外光源1的光谱中这些气体所能吸收的谱线全部吸收，所以进入检测室5中红外 光的光强的变化与CH4、⑶2的干扰无关，这样，CH4、⑶2的干扰通过滤波气室(4-1)得到了补 偿，同时(X)2可吸收多余的传热；滤光片4-2让6. 5 um、um (SO2的特征吸收波段)的红外 光进入检测室，把透过光限定在吸收范围中；另外，后检测室5-2和扩展部7之间可设 置一个湿度校准片(图中未画出)，可随时通过调整校准片到适当位置以去除湿度影响，所 以传感器6捕获到的信号是将多种干扰组分去除或补偿后期望得到的纯净信号。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对 本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术 方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本 实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种红外气体分析仪，它由LED红外光源、光路斩波器、样气室、滤光片、干扰气体 滤室、红外检测室、传感器组成，其特征在于，所述红外检测室包括前检测室和后检测室，所 述传感器连接于前检测室和后检测室之间；所述红外检测室的后检测室带有可伸缩加长气 室，为与后检测室连通的扩展部。
2.如权利要求1所述的红外气体分析仪，其特征在于，所述后检测室和扩展部之间设 有湿度校准片。
3.如权利要求1或2所述的红外气体分析仪，其特征在于，所述滤波器包括充入有可吸 收干扰波长红外光的气体的干扰气体滤室和串联置于该干扰气体滤室之后的滤光片。
4.如权利要求1所述的红外气体分析仪，其特征在于，所述传感器采用微桥型空气质 量流量传感器或单晶硅压阻式微差压传感器。
5.如权利要求1所述的红外气体分析仪，其特征在于，所述红外光源采用LED冷光源。
专利摘要本实用新型公开了一种红外气体分析仪，它由LED红外光源、光路斩波器、样气室、滤光片、干扰气体滤室、红外检测室、传感器组成，红外检测室包括前检测室和后检测室，传感器连接于前检测室和后检测室之间；红外检测室的后检测室带有可伸缩加长气室，为与后检测室连通的扩展部。本实用新型采用LED冷光源作为红外光源，解决了热干扰的问题；采用微桥型空气质量流量传感器，杜绝了环境震动的影响，避免了漏气问题；采用红外后检测室可伸缩加长气室结构设计，进一步提高了衡量气体浓度的测量能力和可靠性；因而本实用新型具有较好的频率响应特性，保证了测量的准确性，检出限、重现性、精确度、稳定性和可靠性等性能。
文档编号G01N21/35GK201926623SQ201020657209
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者何任群, 刘武平, 刘荣祁, 周志斌, 尹彪, 曾永龙, 李明, 李海辉, 林伟华, 梁师伟, 王永红, 胡和娟, 赵占兵, 陈晔, 黄先锋, 黄宝进 申请人:深圳市赛宝伦计算机技术有限公司