[发明专利]流体的光学分析设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及流体分析，特别涉及流体的光学分析设备及方法。

背景技术

在冶金、化工、水泥、发电、水质监测等领域中，广泛使用在位式测量装置分析过程管道内的流体，测得的流体参数对优化生产工艺、提高生产效率、节约能源气、减少污染物排放等都有重要意义。

如图1所示，一种常用的在位式气体测量装置，光发射单元14和光接收单元15设置在过程管道10的两侧，同时通过窗口片16、17隔离待测气体11；其中，光源2设置在光发射单元14内，探测器20设置在光接收单元15内。光源2发出的测量光束19被待测气体11吸收，通过分析单元30分析测量光束19的透过率，从而得到待测气体11的浓度等参数。

当所述测量装置所处环境内包含有待测气体11成分时，这些成分的气体会进入所述光发射单元14和光接收单元15内，吸收了部分测量光束19，从而影响了测量精度。如，在测量管道10内的氧气时，空气中的氧气成分会进入光发射单元14和光接收单元15中；在测量管道10内的一氧化碳时，外界环境中的一氧化碳成分也会进入所述光发射单元14和光接收单元15中。

另外，当待测气体11中的颗粒物较多时，颗粒物会粘附在所述窗口片16、17上，大大降低了测量光束19的透过率，甚至会使透光率为零，严重影响了测量精度，甚至使测量无法进行。

为了排除上述不利影响，该测量装置还配置了吹扫单元21，往所述光发射单元14和光接收单元15内充入吹扫气体22。或者向所述窗口片16、17邻近待测气体11的一侧充入吹扫气体22，从而使待测气体11中的颗粒物无法污染所述窗口片16、17，上述措施大大提高了测量精度，也提高了测量的可持续性。

通常使用的吹扫气体22的纯度较高，但往往还会含有微量的待测气体11成分，而这些待测气体11成分的存在降低了测量精度，尤其是在待测气体11浓度低的情况下。

为了解决上述技术问题，通常做法是：在光发射单元内(内部本来就通有吹扫气体，或者本来没有通吹扫气体，但为了扣除窗口片一侧吹扫气体中的待测气体成分，才将吹扫气体通到光发射单元内，用来测量吹扫气体中的待测气体成分)设置待测气体传感器，测得吹扫气体中待测气体成分的浓度，通过扣除吹扫气体(包括光发射单元内、或光接收单元内、或窗口片临近待测气体一侧的吹扫气体)中待测气体成分对光的吸收，进而得到待测气体的浓度等参数。

这种方法的不足之处主要为：

1、测量准确度差，通入的吹扫气体影响了测量光程。吹扫气体的压力通常固定，当管道内气流的压力变大时，测量光程变小，测量值偏小；管道内气流的压力变小时，测量光程变大，测量值偏大。

2、成本高，吹扫单元提供的吹扫气(如高纯氮气)耗费高，每年的费用超过2万元。还需要配备制氮机、气体传感器等部件

3、所述气体传感器的测量精度低，而且受气体压力、温度的影响较大。

4、受制于测量原理，气体传感器的响应时间长，不能实时测量。

5、稳定性差，所述气体传感器的性能随使用时间的增加而下降较快。

6、气体传感器寿命短，不断更换的传感器也提高了测量成本。

7、结构复杂，需要配备制氮机、气体传感器等部件。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供一种分析精度高、成本低的流体的光学分析设备及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种流体的光学分析设备，所述分析设备包括：

光源，所述光源用于发出测量光；

探测器，所述探测器用于将接收到的所述测量光与第一测量区域和第二测量区域内流体作用后的光信号转换为电信号，并传送到分析单元；所述管道内的流体通过所述第一测量区域；

流体置换装置，所述流体置换装置具有流体通道，所述流体通道用于将所述管道内的流体传输到所述第二测量区域并置换；

分析单元，所述分析单元用于处理接收到的所述电信号而分析所述管道内的流体。

根据上述的光学分析设备，所述流体通道用于将所述管道内第一测量区域上游的流体传输到所述第二测量区域；

根据上述的光学分析设备，所述第二测量区域是所述第一测量区域分别和光源、探测器之间的区域。

根据上述的光学分析设备，在第一测量区域和所述光源、所述探测器之间分别设置隔离用的窗口片，所述第二测量区域是所述窗口片与所述第一测量区域之间的区域。