[发明专利]温度及二氧化硫气体浓度实时在线测量装置

说明书

本发明公开了温度及二氧化硫气体浓度实时在线测量装置，包括：氘灯，产生紫外光；石英透镜，用于将氘灯发出的紫外光经过石英透镜后变成紫外平行光；被测区域，具有二氧化硫气体，二氧化硫气体用于吸收经过石英透镜射出的紫外光；聚焦石英透镜，用于将从被测区域射出的紫外光聚焦；光谱仪，用于将经过聚焦石英透镜射出的紫外光聚焦到光谱仪中，光谱仪采集光谱数据并将数据输入到计算机中；计算机，分析二氧化硫吸收光谱的特征并实时给出二氧化硫气体的温度和浓度信息。采用本装置在成本不变的情况下，又实现了温度测量功能，使测量系统功能多元化。

技术领域

本发明涉及紫外吸收光谱及气体温度传感装置，特别是涉及温度及二氧化硫气体浓度实时在线测量装置。

背景技术

目前，二氧化硫测量方法主要包括化学方法和光学方法。化学方法是单点测量，通常需要取样并通过化反应变化给出测量结果，测量精度高，如：申请人：李辉，申请号：CN201020292418.1，申请日：2010.08.06的中国专利公开的智能高稳定二氧化硫在线监测仪，申请号：CN201510018174.5，申请日：2015.01.14，申请人：成都海兰天澄科技有限公司的中国专利公开的一种二氧化硫在线监测方法，但这种侵入式测量方法易受二氧化硫吸附甚至腐蚀，设备寿命短，需要经常更换探头，长时间测量可靠性差。

光学方法具有非侵入测量优势，使用寿命长，并能评估被测区域内二氧化硫的平均浓度，更具代表性。光学测量方法主要包括：激光诱导荧光法，如：Y.Matsumi,H.Shigemori,and K.Takahashi,Laser-induced fluorescence instrument formeasuring atmospheric SO₂,Atmos.Environ.39(2005)3177-3185(激光诱导荧光大气二氧化硫测量装置)，可调谐二极管激光吸收光谱法，如：T.Hieta,and M.Merimaa,Simultaneous detection of SO₂,SO₃and H₂O using QCL spectrometer for combustionapplications,Appl.Phys B 117(2014)847-854.(利用量子级联激光器测量燃烧环境中的二氧化硫，三氧化硫和水)和紫外吸收光谱法Y.G.Zhang,H.A.Wang,G.Somesfalean,Z.Y.Wang,X.T.Lou,S.H.Wu,Z.G.Zhang,and Y.K.Qin,Broadband UV spectroscopysystem used for monitoring of SO2 and NO emissions from thermal power plants,Atmos.Environ.44(2010)4266-4271.(利用宽带紫外光谱系统测量锅炉中二氧化硫和一氧化氮气体。)。由于紫外吸收光谱法成本低廉，方法可靠，适用性强，是目前工业监测中最常用的方法。二氧化硫气体在紫外波段240-340nm处具有很强的吸收。在常温条件下，利用紫外吸收光谱技术可实现二氧化硫浓度的精确测量，其测量灵敏度可达ppm量级，如：申请号：200810064125.5，申请日：2008-03-17，申请人：张志国.的中国专利公开的同时监测二氧化硫和一氧化氮气体浓度的便携装置及测量方法。然而，在大部分实际应用当中，被测区域温度通常是未知的，或者温度是实时变化的。如果不做相应的温度修正，那么二氧化硫浓度测量结果就会出现很大误差，误差产生的原因在于二氧化硫的吸收截面会随温度变化而变化。若不能准确的获得温度信息，就无法确定吸收截面的大小，更无法准确的给出浓度信息。目前，在非常温及变温条件下二氧化硫浓度测量必须外加温度测量设备。热电偶是最常用测量手段，然而作为一种侵入式测量，十分容易受环境的影响，尤其是二氧化硫具有很强的吸附性，遇水变硫酸又会有很强的腐蚀性。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种使浓度测量结果更加精确，同时降低了开发成本和系统复杂性的温度及二氧化硫气体浓度实时在线测量装置。

本发明通过如下技术方案予以实现。