[实用新型]新型红外二氧化碳分析仪

说明书

本实用新型提供一种新型红外二氧化碳分析仪，用于测量气体中二氧化碳的含量，属于气体分析技术。

目前，二氧化碳(CO₂)分析仪在工业、农业、国防、医疗卫生、环境保护、航空航天等领域有广泛的应用。二氧化碳分析仪的种类很多，就其原理来分有热导式、密度计式、辐射吸收式、电导式、化学吸收式、电化学式、色谱式、红外光学式等。其中，红外光学式以其测量范围宽、灵敏度高、精度高、反应快、有良好的选择性及能进行连续分析和自动控制等特点成为二氧化碳气体分析最常用的方法。

按照测量光束的数目分，红外二氧化碳分析仪有时间双光束结构和空间双光束结构两种。时间双光束结构具有单光源、单气室、单探测器件的优点，但其是大弱点是存在活动部件，调整麻烦，耐振性差，可靠性低；空间双光束结构无活动部件，克服了时间双光束结构的缺点，但结构复杂、元器件多、成本高、且对加工、装配工艺要求高。

据了解，目前国内外红外二氧化碳分析仪生产厂家均采用上述时间双光束结构或空间双光束结构。国内的分析仪器厂多采用时间双光束结构。国内外现有红外二氧化碳分析仪存在的主要问题如下：

①采用的时间双光束结构存在活动部件，调整麻烦、耐振性差、可靠性低、连续工作时间短。

②采用的空间双光束结构复杂、元器件多、成本高、且对加工、装配工艺要求高。

③检测过程通常需在恒定的温度下工作，环境温度发生变化将直接影响红外光源的辐射强度和红外探测器件的响应度，同时还将影响测量气室连续流动的气样密度发生变化，因此，分析仪温度性能差，一般工作几小时就需调零一次。

目前，已有带有温度补偿的红外二氧化碳分析仪出现(这时不要求在恒定的温度下工作)，但其补偿过程完全由模拟电路实现，且其补偿模型是温度t的一元函数(Δy＝f(t))。因此补偿效果较差，测量精度低。

④分析仪未加入微机处理系统。

为了克服上述不足，本实用新型的目的是：设计一种体积小、重量轻、结构简单、无活动部件、可靠性高、连续工作时间长，并具有单片机处理功能的新型红外二氧化碳分析仪。

本实用新型是一种新型红外二氧化碳分析仪，该仪器具有一壳体(16)，在壳体(16)表面设有复位键(17)、二氧化碳超标指示灯(18)、传感器工作正常指示灯(19)、电源插座(20)、电源开关(21)、信号输出端(22)、显示板扩展接口(23)及具有管接咀(5)和(15)的进、出气口(29)、(30)伸出的通孔(31)、(32)，该进、出气口(29)、(30)连接仪器的外部设备——采样气泵(24)。在壳体的内部装有光学探头和电路板，在电路板上设有稳流电路(27)、温度传感器(28)、放大电路(25)和单片机系统(26)，其特征在于：

该光学探头主要由红外光源(1)、测量气室(3)和红外探测器(8)组成，该红外光源(1)采用镍络丝绕制成螺旋圆柱体，并由两个钢性电极支撑，安装在红外光源座(13)上，红外光源座(13)的内侧加工成一球形反射面，以增加通过测量气室的光强，在红外光源座(13)的两侧采用红外光源上压套(10)和红外光源下压套(14)及利用螺钉予以连接固定，测量气室(3)采用超硬铝抛光制成中空状圆柱体，测量气室(3)的一端设有高性能窄带滤光片(6)，另一端采用青玉作为窗口材料形成青玉窗(2)，在测量气室(3)上设有具有管接咀(5)、(15)的进、出气口(29)、(30)，在靠近滤光片(6)的一侧设有红外探测器(8)，该红外探测器(8)由红外探测器上压套(7)和红外探测器下压套(9)通过螺钉予以连接固定，连接后的红外光源(1)，测量气室(3)和红外探测器(8)置入探头底座(4)中组成光学探头。

使用时由采样泵将含有二氧化碳的气体送入光学探头的测量气室，二氧化碳气体被红外光源吸收，并被红外探测器探测，探测后的信号与温度传感器信号一起送入放大电路放大后经单片机处理输出。

本实用新型的优点是：

①从光学结构上看，该分析仪采用的不切光单光束结构是单光源、单气室、单探测器件，且无光束调制元件。因此，它的主要特点是无活动部件，力学性能高，且结构简单，体积小，重量轻，功耗低。

②采用了有效的单片机温度补偿方法，分析仪连续工作时间长，零漂小，测量精度高。

本实用新型共有如下附图：

图1本实用新型的系统方框图

图2本实用新型的光学探头图

图3本实用新型的稳流电路方框图

图4本实用新型的外观示意图

图5本实用新型的壳体后面板示意图