[发明专利]基于低温浓缩法采样的空气质量测量系统

说明书

本发明属于大气质量测量技术领域，具体为一种基于低温浓缩法采样的空气质量测量系统。本发明系统包括与进气口管路依次相连的干燥管、电子冷阱和低温冷阱组成的采样系统，以及由光源、样品池、光谱仪和计算机组成的分析系统；采样系统将从进气口进入的环境空气样品去除水汽后液化或凝固成液体或固体，其中不包括氧气和氮气，达到浓缩效果；分析系统将浓缩后的气体重新气化后进入分析样品池，光源发出的紫外光与样品池内的目标气体相互作用，并被其中一些气体分子吸收后，由光谱仪进行分光和探测，探测到的光谱信号转化成数字信号后送入计算机进行分析。本系统集成程度高，大大提高了测量效率，可对大气环境多种污染物进行连续、实时、在线测量。

技术领域

本发明属于大气质量测量技术领域，具体涉及利用低温浓缩法采样的空气质量测量系统。

背景技术

目前，在大气环境质量测量领域中，对大气中污染气体，如二氧化氮、二氧化硫、臭氧的测量主要有空气二氧化氮、二氧化硫、臭氧自动监测仪，以及长程差分吸收光谱气体污染监测装置。

自动监测仪在监测时，通过采样管直接将待测气体抽入到仪器内，使其与某些物质进行化学反应发光，或用紫外光照射产生荧光或利用紫外吸收原理进行测量。比如二氧化氮分析仪工作时，先将二氧化氮转化成一氧化氮，再让一氧化氮与过量的臭氧反应，产生激发态的二氧化氮，该激发态的二氧化氮很不稳定，很快跃迁回基态，并发射波长范围为600～3000nm的光，根据测得的发射光强来确定一氧化氮的浓度，最后由一氧化氮浓度推算出二氧化氮浓度。臭氧分析仪利用紫外吸收法，首先将样气通入吸收池，然后用紫外光照射，对比被紫外吸收和没有紫外吸收的光，可以分析样气中臭氧的浓度。二氧化硫是采用紫外荧光法，仪器一般由样品池、紫外光源、探测器构成，监测时，将二氧化硫通入样品池，然后用波长190～300nm的紫外光照射，二氧化硫分子吸收紫外光后跃迁至激发态，处于激发态的二氧化硫分子回到基态时，发射出峰值波长在330nm附近的紫外荧光，该荧光强度与二氧化硫浓度呈线性关系，进而再推算出二氧化硫浓度。但这类仪器的不足之处是每种仪器只能测量一种污染气体，如果要建设一个环境空气质量监测站，需要多种这类的仪器在一起组成一个监测系统，建设成本高，系统复杂，仪器维护工作量大。

对于现有的长程差分吸收光谱气体污染监测装置，它是利用气体分子对某些波长光的特征吸收原理工作的，其工作过程是发射接/收望远镜固定在一端，在距离500m左右的地方放置一角反射镜，望远镜发射出去的光经过大气传输后到达角反射镜，经角反射镜反射后再被望远镜接收，然后通过光纤将光传输到光谱仪进行分光，光信号由探测器检测，并送入计算机进行光谱分析，计算出光路经过区域中污染物的浓度。因为是开放光程进行测量，因此这种技术所面临的问题是测量时受气象条件影响较大，如果在雾天，严重灰霾天气，或大雨时，由于大气能见度降低，导致光在大气中传输时衰减较大，返回仪器的光强度太小不足以进行分析，则仪器无法进行工作，导致仪器的工作效率下降，有时一天中仪器无法工作的时间大于正常工作时间。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够同时对大气中多种成分进行监测、且不受气象条件影响的空气质量测量系统。