[发明专利]一种气体光谱分析仪在审
申请号: | 201910941394.3 | 申请日: | 2019-09-30 |
公开(公告)号: | CN110632013A | 公开(公告)日: | 2019-12-31 |
发明(设计)人: | 刘鹏;张真;谭崇刚;钱月康 | 申请(专利权)人: | 南京云创大数据科技股份有限公司 |
主分类号: | G01N21/33 | 分类号: | G01N21/33;G01N21/03 |
代理公司: | 32252 南京钟山专利代理有限公司 | 代理人: | 梁涛 |
地址: | 210014 江苏省南京市秦淮区永*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 多次反射池 光纤光谱仪 紫外光源 自动校准 透镜组 紫外光纤 多组份 传输控制单元 光谱分析结果 设备小型化 准确度 传输 多次反射 光谱分析 交叉干扰 精度条件 滤波算法 气体光谱 气体数据 探测结构 紫外波段 紫外反射 紫外光谱 校准 测量光 分析仪 光程 扩束 上传 光纤 测量 采集 监测 拓展 通信 分析 保证 | ||
1.一种气体光谱分析仪,其特征在于:包括紫外光源(1)、透镜组(2)、小型紫外多次反射池(3)、自动校准池(4)、紫外光纤(5)、光纤光谱仪(6)和传输控制单元(7);
所述紫外光源(1)、透镜组(2)、小型紫外多次反射池(3)和自动校准池(4)构成紫外光谱探测结构;
所述紫外光源(1)依次经过透镜组(2)、小型紫外多次反射池(3)、自动校准池(4)、紫外光纤(5)和光纤光谱仪(6);
所述紫外光源(1)依次经过透镜组(2)、小型紫外多次反射池(3)、自动校准池(4)、紫外光纤(5)和光纤光谱仪(6)的扩束、多次反射、校准、传输和光纤光谱分析,得到气体光谱分析结果;
所述的传输控住单元(7)与光纤光谱仪(6)通信,实现气体数据采集,分析,处理和上传。
2.根据权利要求1所述的一种气体光谱分析仪,其特征在于:
所述紫外光源(1)为氘灯,光谱范围覆盖180~400nm的紫外光谱,发光面直径大小为Ф1mm,所述氘灯具有多翅状铝合金外壳。
3.根据权利要求1所述的一种气体光谱分析仪,其特征在于:
所述的透镜组(2)为准直透镜组,设有光束扩束器来改善其发散角;
所述所述的透镜组(2)采用伽利略望远镜倒置的结构型式,前组透镜由一块短焦距正透镜构成,将氘灯的发散光束先进行初步准直,并保证一定的物方孔径角,尽可能多的接收光能量,后组透镜采用正负透镜组合形成的正透镜组用来矫正球差;通过控制三块透镜的彼此间距以及各自镜片的厚度,使得氘灯光束被较好的准直,其发散角控制在1°左右。
所述透镜均采用石英玻璃,并且均镀180~400nm的紫外增透膜。
4.根据权利要求1所述的一种气体光谱分析仪,其特征在于:
所述紫外多次反射池(3)由曲率半径相同的凹球面反射镜A、B和C共轭放置,反射镜A为主镜,反射镜B和C为副镜,反射镜B和C并排放置;
反射镜A、B和C的基片选用K9玻璃,镀增强铝膜,对紫外190~310nm波段反射率大于90%;
所述紫外多次反射池采用Whtie型,怀特池内气体吸收光程由公式计算:
La=n×L=2(N+1)×L
其中,N为主镜上光斑的个数,L为怀特池的腔长;
所述怀特池的腔长为600mm,来回反射20次,整个气体吸收光程为12m。
5.根据权利要求1所述的一种气体光谱分析仪,其特征在于:
所述的自动校准池(4)采用非球面单透镜为物镜,所述非球面透镜具体参数为:通光孔径Ф24mm,中心厚度5.75mm,焦距50mm,偏心率e2=-0.59,材料为JGS1,镀180~400nm紫外增透膜。
6.根据权利要求1所述的一种气体光谱分析仪,其特征在于:
所述紫外光纤(6)紫外吸收率低于10%。
7.根据权利要求1所述的一种气体光谱分析仪,其特征在于:
所述光纤光谱仪(6)采用对称式Czerny-Turner光学结构,用两个凹面反射镜取代Fastie-Ebert装置中所使用的单个反射镜;
所述光纤光谱仪(6)波长范围在185-340nm,使用2048单元线阵紫外敏感型硅CCD和1800线闪耀光栅,狭缝宽度50微米,波长分辨率优于0.5nm。
8.根据权利要求1所述的一种气体光谱分析仪,其特征在于:
所述传输控制单元(7)采用DSP系列单片机作为控制核心,采用RS232/RS485标准通信接口,具有无线通讯模块。
9.根据权利要求1所述的一种气体光谱分析仪,其特征在于:
所述气体光谱分析仪采用多组份DOAS滤波算法,所述多组份DOAS滤波算法是二项式系数滤波、多项式拟合滤波以及Savitzky-Golay滤波的结合。
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