[发明专利]一种全空间耦合光路的紫外烟气分析仪

说明书

本发明公开了一种全空间耦合光路的紫外烟气分析仪，包括中央处理模块以及分别与中央处理模块连接的紫外光源和光谱仪；还包括位于紫外光源出光口的准直镜A和位于光谱仪接收光入口的准直镜B；还包括进气管、出气管、腔体I和腔体II，腔体II中设有直角棱镜，进气管和出气管均一端与腔体I连通，另一端与腔体II连通；腔体I还包括进气口和出气口，腔体I的进气口和出气口分别通过气管与外部填充有待测气体的气源连通。本发明整个装置中没有紫外光纤，光耦合效率高，光路的总透过率几乎不随时间、温度变化，确保了测量高的精度，解决了传统紫外气体分析仪光耦合效率不高、紫外光纤易老化、易损坏导致的问题，显著降低了仪器的使用维护成本。

技术领域

本发明涉及一种全空间耦合光路的紫外烟气分析仪，属于光学测量领域。

背景技术

紫外烟气分析仪用于测量固定污染源废气中特定气体的浓度，是气态污染物排放总量监管必备的检测设备，也是各类工况企业实现节能减排、回收利用废气的必要仪器。

通常，紫外烟气分析仪由耦合光纤、气室、紫外光源、光谱仪和中央处理模块几个主要部分组成。其中耦合光纤位于紫外光源与气室之间、气室与光谱仪之间，完成紫外光的光能传递功能。耦合光纤通常选用特殊定制的紫外光纤。但是，要将紫外光源的非点光源经过气室，再耦合进入不到100微米的光谱仪狭缝中，在整个光传输路径上，通常需要3只准直器和两根紫外光纤，其光的传输效率通常很低。同时，紫外光纤由于紫外照射而逐步老化，其光路的总透光率会随使用时间增加而不断的下降，最终导致损坏失效，通常的解决方案是定期更换紫外光纤并校准，这严重影响仪器测试精度及寿命，仪器的使用维护成本高。因此一种不需要紫外光纤进行耦合的，基于全空间耦合光路的紫外烟气分析仪的开发很有必要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种全空间耦合光路的紫外烟气分析仪，该紫外烟气分析仪的光路具有结构简单、光传输效率高、透光率稳定的优点，通过分析烟气的紫外吸收光谱数据，可准确测量出烟气中的气体浓度。

为实现上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种全空间耦合光路的紫外烟气分析仪，包括中央处理模块以及分别与中央处理模块连接的紫外光源和光谱仪；还包括位于紫外光源出光口的准直镜A和位于光谱仪接收光入口的准直镜B；还包括进气管、出气管、腔体I和腔体II，腔体II中设有直角棱镜，进气管和出气管均一端与腔体I连通，另一端与腔体II连通；腔体I还包括进气口和出气口，腔体I的进气口和出气口分别通过气管与外部填充有待测气体的气源连通。

其中，腔体I上还设有入光窗口片和出光窗口片，紫外光源的出光口与准直镜A相连，紫外光源的出光口对准入光窗口片，光谱仪的入光口与准直镜B相连，光谱仪的入光口对准出光窗口片。

其中，紫外光源的出光中心与准直镜A、入光窗口片以及进气管同心设置；准直镜B安装在光谱仪的光输入口；准直镜B与出光窗口片以及出气管同心设置。

其中，所述进气管和出气管相互平行设置。

其中，紫外光源发出的紫外光通过准直镜A准直后经空间耦合进入入光窗口片，进气管和出气管中充满待测气体，紫外光穿过待测气体照射到进气管另一端的直角棱镜后被180°反射，反射光通过出气管一端的出光窗口片经空间耦合进入准直镜B，准直镜B汇聚紫外光后进入光谱仪的光入口；光谱仪对进入的紫外光进行光谱分析；中央处理模块接收光谱仪输出的紫外光谱测量数据后计算反演出待测气体浓度。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明的紫外烟气分析仪，通过准直镜A直接将紫外光源的光准直进入进气管，同时将出气管输出的紫外光通过准直镜B汇聚后直接进入光谱仪，整个装置中没有紫外光纤，光耦合效率高，光路的总透过率几乎不随时间、温度变化，确保了测量高的精度，解决了传统紫外气体分析仪光耦合效率不高、紫外光纤易老化、易损坏导致的问题，显著降低了仪器的使用维护成本。