[发明专利]一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统

说明书

本发明专利是申请号为2005100607797的中国专利的分案申请，原申请的申请日为2005年9月15日，发明名称为“一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统”。

技术领域

本发明涉及在位式气体分析系统，特别涉及一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统。

背景技术

在位式气体分析系统与传统采样方式气体分析系统不同，它不需要采样和预处理过程，克服了传统采样方式气体分析系统的很多缺陷，具有系统简单，可靠性高，测量响应速度快，分析精度高，可以测量气体的浓度和速度等优点，在现代工业，科研，环保等领域获得了越来越广泛的应用。在位式气体分析系统可以采用多种吸收光谱技术来实现，如非分光红外光谱(NDIR)技术，差分光学吸收光谱(DOAS)技术，可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术。

一种广泛应用的在位式气体分析系统，如图1所示，光发射装置1和光接收装置9通过机械连接结构，包括法兰配接体2、阀门3配接在被测过程气体管道4上。机械连接结构上还设置有光路调节结构，弹性橡胶O形圈和紧固螺栓10的组合，用于调节光发射装置1到光接收装置9之间的光路。在机械连接结构上安装有大内筒13、小内筒14，两内筒间距离是测量光程。在被测过程气体含有粉尘、液滴等颗粒物时，还配置有由通气接头41、气体通道和吹扫气源53组成的吹扫系统。如果被测过程气体中含有较多粉尘、液滴等颗粒物时，还可以在被测过程气体管道内测量光束上游设一挡体装置，阻挡粉尘、液滴等颗粒物影响测量光束来提高测量光束的透光率。

光源和电子元器件等的老化会导致分析系统参数的缓慢漂移，影响测量的准确性，因此需要对在位式气体分析系统进行周期性的标定。目前有少数几种具有在位标定功能的在位气体分析系统。

美国专利US5517314公开了一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统，包括光发射装置、标定和测量管道、光接收装置和分析装置。工作原理如下：光源发出的光经过两个凹面镜反射成两束平行光：标定光束和测量光束，分别经过标定管道和测量管道，经过两个凹面镜反射进光接收器，之后通过光纤送分析装置分析。在标定光路上被测气体管道外有标定气体腔室，腔室也可放置在被测过程气体管道内并让标定光束通过，零气或已知浓度的被测气体通过阀门控制充入腔室，吹扫气体通过通气接头通入测量通道；当需要标定时，计算机控制马达将挡体置放在测量光路上，打开阀门，在腔室充入零气或已知浓度的被测气体，标定光路的光通过接收器送入分析装置。测量时，计算机控制马达将挡体置放在标定光路上，测量光束通过接收器送入分析装置。

该项专利技术能够实现在位标定，但该技术的装置复杂，比如：在光发射单元里面，一个光源发出的光经过凹面镜后反射成两束平行光，在光接收单元这两束平行光又通过凹面镜反射进一个接收器，这要求很高的机械加工和装配精度；再有，标定和测量需要在两根管道内独立进行，不能有效地利用测量管道进行标定，造成在安装和调试时难度增加；还有，在标定时，要挡体很好的阻断测量光束，否则会有测量光束进入光接收器，降低标定精度。

还有另外一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统，它是在现有的在位式气体分析系统基础上，在靠近光发射装置或光接收装置处设有封闭腔室。当遇到检修等情况被测过程气体管道需要停气时，在腔室内分别充入零气和已知浓度的被测气体进行置零和标定。该项技术不能随时应用，因为管道检修等情况毕竟很少遇到，也不能在需要标定时就停气，否则代价太高；再有，即使管道停气，被测气体管道里面也会残留被测过程气体，这样会影响标定的精度。

发明内容

本发明提供了一种具有在位标定功能的在位气体分析系统，克服了现有具有在位标定功能的在位式气体分析系统装置复杂、加工和安装精度要求高，安装调试难度低等缺点。

本发明采用的技术方案为：一种具有在位标定功能的在位式气体分析系统，包括光发射装置、光接收装置、信号分析装置、机械连接结构和测量管，光发射装置和光接收装置通过机械连接结构配接在被测气体管道上，所述分析系统还包括附加管、控制装置和气体置换装置；

所述测量管是安装在被测过程气体管道内的大C形管，两端与所述机械连接机构连接；

所述附加管是安装在所述大C形管内可转动的小C形管，所述小C形管转动后可覆盖大C形管的缺口，在被测气体管道内且在测量光路上形成与被测气体隔绝的密闭管道，通过转动小C形管调节小C形管相对大C形管的位置而使气体分析系统处于标定或测量状态；