[发明专利]一种二氧化硫探测器

说明书

技术领域：

本发明属于气体探测领域，涉及一种灵敏度高、选择性好、测量范围大且可实时在线测量的二氧化硫气体探测器。

背景技术：

近年来，随着我国工业化的发展，大量开采煤矿、燃煤发电、钢铁及有色金属的大量冶炼，都极大程度上造成了二氧化硫气体的污染。当前气体探测中，常用的方法有化学法、电气方法和光学法，其中，光学遥感探测以其响应迅速、不影响被测气体等优点而受到广泛关注。光学遥感污染气体通常是利用污染气体对某一波段的吸收特性来检测其含量的，但由于二氧化硫本身的光谱特性，其对光的吸收峰宽度很窄，需要很高的灵敏度的探测仪器，且容易受到干扰。

二氧化硫分子在受到锌灯照射时，会成为激发态的二氧化硫；当激发态的二氧化硫回到基态时，会发射出荧光光子，这就是二氧化硫的紫外荧光。在低湿度条件下，0～143mg/m³范围内的荧光强度与二氧化硫浓度成线性关系。根据紫外荧光原理，荧光总光强I与二氧化硫浓度之间的关系可表示为：I＝kc，其中c为二氧化硫的浓度，k为特性测量条件下的比例系数。比例系数k在检测仪器系统确定后，在一定的测量条件下，可以视为常数。因此荧光光强与二氧化硫浓度可视为线性关系。

发明内容：

为了解决现有二氧化硫探测方法的不足，本发明提供了一种二氧化硫探测器，它基于二氧化硫的紫外荧光原理，具有灵敏度高、选择性好、测量范围大、不影响被测气体且可实时在线测量等优点。

为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为：在探测器内，有一个反应室，该反应室上有气体的出入口，保证反应室内的气体比例与外界相同；反应室的一边装有锌灯，另一边装有光电倍增管(PMT)和光子计数器；二氧化硫的主共振频率为213.8nm，使用这个波长的紫外光照射二氧化硫时能够得到最好的激发效果；二氧化硫受激发产生的荧光波长大于250nm，由于其光信号十分微弱，需要通过PMT后进入光子计数器，统计其激发荧光的强度；反应室内有两个滤光片，其中一个前置滤光片用于使锌灯发出的光中波长为213.8nm的主共振频率通过，另一个后置滤光片用于使250nm以上波长的激发光通过。锌灯有其专用的电源；为了保证反应室内的干燥，有一个反应室温度控制模块，采用加热方式降低反应室内的湿度；为了稳定PMT的工作性能，也有相应的PMT温度控制模块。

在探测器工作时，根据反应室、PMT的温度、反应室的材质、反应室的长度等信息可以计算出比例系数k，然后测出激发后产生的荧光光强，就可以得到二氧化硫气体的浓度。其中反应室的材质、长度等参数可以预先设定并存储于探测器的存储结构中，而反应室及PMT的温度测通过温度传感器传输给探测器的处理芯片。处理芯片控制反应室的样气和气路，并与输入输出及通信单元相连接。其中输入单元可以是简单的按键、开关等设置，输出单元为LED或LCD显示屏，而鉴于无线传感网络的便利性，通信单元可以为无线通信装置。

附图说明：

图1是本发明的组成结构框图；

图2是本发明处理芯片执行命令时的流程图。

图中1.锌灯电源，2.锌灯，3.反应室温度控制模块，4.反应室，5.PMT温度控制模块，6.PMT，7.光子计数器，8.温度采样单元，9.处理芯片，10，电磁阀，11.存储器，12.输入单元，13.输出单元，14.通信单元。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明包括光学探测和处理控制两大部分，其中光学探测部分由锌灯(2)、反应室(4)、PMT光电倍增管(6)、光子计数器(7)、电磁阀(10)组成，锌灯(2)配有专用锌灯电源(1)，反应室(4)和PMT(6)分别有温度控制模块(3)和(5)；滤光片、气体出入口等在反应室(4)的结构中；光电倍增管(6)用于增大二氧化硫受激发产生的荧光的信号强度；光子计数器(7)统计出荧光光强；电磁阀(10)可以调节反应室(4)的光路及气体出入。其中处理控制部分包括温度采样单元(8)、处理芯片(9)、存储器(11)、输入单元(12)、输出单元(13)、通信单元(14)；由于处理流程比较简单，处理芯片(9)由一般的单片机即可胜任；输入单元(12)可以是开关、按键或者旋钮，以结构简单及功能合适为准；输出单元为LED或LCD显示屏；通信单元(14)为无线通信装置，作为优选，通信单元(14)为Zigbee无线通信装置。

如图2所示，处理芯片执行命令的流程为：

a)系统初始化，进入主界面；

b)系统扫描输入单元，查看是否有信息输入；