[发明专利]一种基于紫外宽带二级吸收光谱的氧气浓度测量系统的氧气浓度测量方法

摘要

一种基于紫外宽带二级吸收光谱的氧气浓度测量系统及测量方法。涉及一种气体浓度的检测装置及方法。为了解决氧传感器技术测量氧气浓度时，稳定性差、误差大、维护困难、成本高、灵敏度不高的问题。本发明所述的氘灯发出的紫外宽带光经过第一透镜和第一滤光镜片准直为平行光后射入气体池内，经过待测氧气吸收导致平行光的光谱强度减弱形成透射光；透射光经过第二滤光镜片和第二透镜汇聚后射入光栅光谱仪的入射狭缝，光栅光谱仪将汇聚光转换为数据信号后经过光电倍增管放大；计算机对放大的数据信号进行数据处理，得出待测氧气的浓度。有益效果为确定性好，测量误差小、成本低。适用于工业过程中的氧气监测、环境大气监测。

主权项

1.一种基于紫外宽带二级吸收光谱的氧气浓度测量系统的氧气浓度测量方法，该测量方法是基于紫外宽带二级吸收光谱的氧气浓度测量系统实现的，该系统包括氘灯(1)、第一透镜(2)、第一滤光镜片(3)、气体池(4)、第二滤光镜片(5)、第二透镜(6)、光栅光谱仪(7)、光电倍增管(8)和数据采集卡(9)；所述氘灯(1)发出的紫外宽带光，经过第一透镜(2)和第一滤光镜片(3)，射入气体池(4)内，气体池(4)的出射光经过第二滤光镜片(5)和第二透镜(6)，射入光栅光谱仪(7)的入射狭缝；所述光栅光谱仪(7)的出射狭缝与光电倍增管(8)的光信号接收端相连；所述光电倍增管(8)的信号输出端与数据采集卡(9)的数据输入端相连；所述数据采集卡(9)的数据输出端与计算机(10)相连；所述气体池(4)内充入待测氧气；该氧气浓度测量方法包括以下步骤：步骤一、撤下第一滤光镜片(3)，氘灯(1)发出的紫外宽带光经过第一透镜(2)准直为平行光；步骤二、平行光射入气体池(4)内，平行光经过待测氧气吸收导致平行光的光谱强度减弱形成透射光；步骤三、透射光经过第二滤光镜片(5)，并被第二透镜(6)汇聚后，射入光栅光谱仪(7)的入射狭缝；步骤四、由光栅光谱仪(7)的出射狭缝射出的出射光，经光电倍增管(8)放大、光电转换后，由数据采集卡(9)采集数据，并将数据采集卡(9)采集的数据上传至计算机(10)，计算机(10)记录第一光谱数据；步骤五、保持步骤四光路不变，放置第一滤光镜片(3)，计算机(10)记录第二光谱数据；步骤六、保持步骤五光路不变，撤下第二滤光镜片(5)，计算机(10)记录第三光谱数据；步骤七、保持步骤六光路不变，撤下第一滤光镜片(3)，计算机(10)记录第四光谱数据；步骤八、计算机(10)对第一光谱数据、第二光谱数据、第三光谱数据和第四光谱数据进行数据处理得到二级光透射光谱，对372nm‑392nm波段待测氧气的二级光透射光谱吸收的吸光度A进行积分，得到与待测氧气浓度相关的光学参量OP，通过将待测氧气浓度的光学参量OP与系统的氧气浓度定标曲线进行对比，得出待测氧气浓度；所述A＝ln(I₀(λ)/I(λ))，其中，I(λ)表示在步骤八得到的二级光透射光谱中波长λ处对应的二级光透射光强；I₀(λ)表示在波长λ处的二级光入射光强，即将气体池(4)内的待测氧气替换为高纯氮气后在步骤八得到的二级光透射光谱中波长λ处对应的二级光透射光强。