[发明专利]烟气污染物的实时在线检测装置及其检测方法

权利要求书

1.烟气污染物的实时在线检测装置，其特征在于，该装置由脉冲发生器(1)、脉冲激光器(2)、时间延时器(3)、透反镜(4)、长焦距聚焦透镜(5)、收光器(6)、光纤(7)、分光计(8)、光电检测器(9)、A/D转换器(10)和计算机(11)组成；脉冲发生器(1)分别连接脉冲激光器(2)的外触发端和时间延时器(3)的输入端；在脉冲激光器(2)的激光发射方向顺序同轴安置透反镜(4)和长聚焦透镜(5)，收光器(6)的接收端安置在透反镜(4)反射方向的同轴位置，收光器(6)的输出端通过光纤(7)与分光计(8)的输入端连接，分光计(8)的输出端连接到光电检测器(9)的输入端；时间延时器(3)的输出端连接到光电检测器(9)的另一输入端，光电检测器(9)的输出端连接到A/D转换器(10)的输入端，A/D转换器(10)的输出端连接到计算机(11)。

2.根据权利要求1所述的烟气污染物的实时在线检测装置，其特征在于，所述脉冲激光器(2)的输出波长为1064纳米，激光能量为100～500毫焦。

3.用权利要求1所述的烟气污染物的实时在线检测装置检测烟气污染物的方法，其特征在于，该方法按下列步骤进行：

a、将烟气污染物的实时在线检测装置安置在需检测的烟气附近，使该装置的长聚焦透镜5的焦点位于烟气的取样点处；

b、打开烟气污染物的实时在线检测装置，此时，该装置的脉冲发生器(1)同时给脉冲激光器(2)和时间延时器(3)发出脉冲信号，脉冲激光器(2)的外触发端收到一个脉冲信号就发出一个脉冲激光，脉冲激光经透反镜(4)与长聚焦透镜(5)后，聚焦到烟气上；

c、当烟气被聚焦的高能量激光束击穿后，会形成高温等离子体，烟气中的各种物质将被激发到高能态，在下一个脉冲激光到达之前，高能态的各种物质将回到基态，在此过程中，各种物质会辐射出各自的特征光谱；

d、特征光谱会反射到烟气污染物的实时在线检测装置的长聚焦透镜(5)，经透反镜(4)反射，进入收光器(6)，再经光纤(7)传导到分光计(8)；

e、分光计(8)对接收到的光信号分光后传入光电检测器(9)，此时，脉冲发生器(1)激发该脉冲激光同时发出的另一个脉冲信号经时间延时器(3)正好触发光电检测器(9)进行开门采集，并将采集到的光信号转换成电信号，电信号经A/D转换器(10)把模拟信号转为数字信号，并导入计算机(11)；

f、计算机(11)将得到的烟气样品激光诱导击穿光谱，按照下列方法判断样品中污染物属于哪种物质，及该物质所含的浓度；

f1、污染物物质的判断方法为：

当特征谱线是279.6纳米时，污染物元素为镁；

当特征谱线是404.6纳米时，污染物元素为铁；

当特征谱线是324.8纳米时，污染物元素为铜；

当特征谱线是309.3纳米时，污染物元素为铝；

当特征谱线是405.8纳米时，污染物元素为铅；

当特征谱线是520.8纳米时，污染物元素为铬；

当特征谱线是253.7纳米时，污染物元素为汞；

当特征谱线是228.8纳米时，污染物元素为砷；

f2、各种污染物所含的浓度分别按下列公式计算：

          lgI＝blgC+lga     (1.1)

式中I为谱线强度，a为常数，b为所测物质的自吸收系数，C为元素的浓度；

f21、分别取所含镁、铁、铜、铝、铅、铬、汞、砷浓度已知的气体，分别检测各自的谱线强度I，由公式(1.1)分别计算出镁、铁、铜、铝、铅、铬、汞、砷的常数a；

f22、将从烟气中测到的279.6纳米谱线强度I，以及镁的自吸收系数b，由步骤f21得到的镁的常数a，代入步骤f2公式(1.1)，便可得到气体中所含镁的浓度C；

将从烟气中测到的404.6纳米谱线强度I，以及铁的自吸收系数b，由步骤f21得到的铁的常数a，代入步骤f2公式(1.1)，便可得到烟气中所含铁的浓度C；

将从烟气中测到的324.8纳米谱线强度I，以及铜的自吸收系数b，由步骤f21得到的铜的常数a，代入步骤f2公式(1.1)，便可得到烟气中所含铜的浓度C；

将从烟气中测到的309.3纳米谱线强度I，以及铝的自吸收系数b，由步骤f21得到的铝的常数a，代入步骤f2公式(1.1)，便可得到烟气中所含铝的浓度C；

将从烟气中测到的405.8纳米谱线强度I，以及铅的自吸收系数b，由步骤f21得到的铅的常数a，代入步骤f2公式(1.1)，便可得到烟气中所含铅的浓度C；

将从烟气中测到的520.8纳米谱线强度I，以及铬的自吸收系数b，由步骤f21得到的铬的常数a，代入步骤f2公式(1.1)，便可得到烟气中所含铬的浓度C；

将从烟气中测到的253.7纳米谱线强度I，以及汞的自吸收系数b，由步骤f21得到的汞的常数a，代入步骤f2公式(1.1)，便可得到烟气中所含汞的浓度C；

将从烟气中测到的228.8纳米谱线强度I，以及砷的自吸收系数b，由步骤f21得到的砷的常数a，代入步骤f2公式(1.1)，便可得到烟气中所含砷的浓度C。