一种新型氯气浓度在线检测装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115598095A(43)申请公布日2023.01.13(21)申请号202210944227.6(51)Int.Cl.(22)申请日2022.08.05G01N21/59(2006.01)G01N21/01(2006.01)(71)申请人苏州简测科技有限公司地址215000江苏省苏州市高新区浒杨路88号申请人新疆至臻化工工程研究中心有限公司(72)发明人陈敏宋晓玲周军熊新阳黄峥嵘慕龙刘军李春华王银亮陈鑫张悦李自兵曾繁添季彩霞(74)专利代理机构北京市浩东律师事务所11499专利代理师孙莉权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种新型氯气浓度在线检测装置(57)摘要本发明提出了一种新型氯气浓度在线检测装置，基于氯气针对特定波长具有特定吸收率这一特性，根据比尔‑朗伯特定律，通过透射样品气体后的光强变化检测出氯气浓度。针对不同氯气检测的分辨率和量程需求，选取不同的光源，并通过凹面光栅进行光源光谱的精细选择。通过参考光探测器实时探测光源功率波动，消除光源功率波动引起的测量误差。温度压强传感器通过实时检测气室内温度和压强，消除温度和压强波动对气室内气体绝对浓度的影响。同时，采用LED等长寿命光源，寿命可达20000h以上。特别适用于工业气体实时在线分析。CN115598095ACN115598095A权利要求书1/1页1.一种新型氯气浓度在线检测装置，装置包括：光源、第一透镜、第二透镜、第一狭缝、凹面光栅、第二狭缝、第三透镜、分光片、第四透镜、第一探测器、气室、待测气体、温度压强传感器、第五透镜、第二探测器；其特征在于：光源发出光经第一透镜准直后，由第二透镜聚焦于第一狭缝，经凹面光栅衍射后特定波长透过第二狭缝，由第三透镜准直并透射分光片，透射气室内待测气体，由第五透镜聚焦于第二探测器。2.根据权利要求1所述的一种新型氯气浓度在线检测装置，其特征在于：第三透镜准直后部分光被分光片反射，由第四透镜聚焦于第一探测器探测。3.根据权利要求1所述的一种新型氯气浓度在线检测装置，其特征在于：凹面光栅可转动0‑60°。4.根据权利要求1所述的一种新型氯气浓度在线检测装置，其特征在于：温度压强传感器与气室相连，实时检测气室内温度和压强。5.根据权利要求1所述的一种新型氯气浓度在线检测装置，其特征在于：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜针对所选择的波长镀有增透膜。6.根据权利要求1所述的一种新型氯气浓度在线检测装置，其特征在于：分光片法线相对与光线传播方向0‑60°，分光片透射反射比0.1‑0.9。7.根据权利要求1所述的一种新型氯气浓度在线检测装置，其特征在于：第一狭缝和第二狭缝宽度10‑1000um。2CN115598095A说明书1/3页一种新型氯气浓度在线检测装置技术领域[0001]本发明涉及气体分析仪，特别涉及一种新型氯气浓度在线检测装置。背景技术[0002]氯气广泛应用于化工、造纸、纺织、制药、冶金等领域,是一种重要的化工原料。同时，氯气也是一种剧毒气体，氯气泄露事故在氯气的生产、储运和使用过程中时有发生。因此，研制氯气浓度在线检测装置，对提升化工生产效率和预防事故的发生具有重要意义。现有的电化学、色谱等方法由于寿命短、检测时间长等固有缺陷，不能满足工业生产过程中氯气浓度在线检测需求。光谱吸收方法，由于其非接触式测量特点和亚毫秒级光电相应时间，以及数万小时的光源和探测器寿命，特别适用于化工领域的氯气浓度实时在线检测。[0003]比尔‑朗伯定律(Beer–Lambertlaw)，是光吸收的基本定律，适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。比尔‑朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。基于氯气针对特定波长具有特定吸收率这一特性，根据比尔‑朗伯特定律，通过透射样品气体后的光强变化检测出氯气浓度。[0004]随着LED等光源制造工艺的成熟，光源寿命可达20000‑30000小时，适用于工业分析仪器对长寿命器件的要求。凹面光栅光谱仪只需光栅、狭缝及探测器三部分，只存在光栅面一次反射的光损失，且无色差，可用于远紫外光谱及远红外光谱区域。二者相结合可作为工业气体分析仪器的窄线宽光源。发明内容[0005]本发明提出了一种新型氯气浓度在线检测装置，基于氯气针对特定波长具有特定吸收率这一特性，根据比尔‑朗伯特定律，通过透射样品气体后的光强变化检测出氯气浓度。针对不同的分辨率和量程需求，选取不同的光源，并通过凹面光栅进行光源光谱的精细选择。通过参考光探测器实时探测光源功率波动，消除光源功率波动引起的测量误差。温度压强传感器通过实时检测气室内温度和压强，消除温度和压强波动对气室内气体绝对浓度的影响，从而减小测量误差。采用L