[发明专利]非接触式半导体激光气体分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及气体分析设备领域，具体涉及一种非接触式半导体激光气体 分析仪。

背景技术

现有技术中常使用非分光红外分析技术作为气体浓度检测手段，非分光 红外分析技术使用谱宽很宽且固定波长的红外光源,由于红外光源谱宽很宽， 背景气体会产生交叉干扰，影响测量结果；此外，被测气体环境参数如温度 或压力变化通常导致谱线强度和展宽发生变化，对温度或压力信号不加修正 就会影响测量结果，所以非分光红外分析技术逐渐为半导体激光吸收光谱技 术所取代。

半导体激光气体分析仪是基于国际领先的半导体激光吸收光谱技术 (DLAS)，即“单线光谱”测量技术制造的高性能产品。半导体激光气体分 析仪采用可调制的半导体激光器为发光光源，通过调制半导体激光器的工作 电流强度来调制激光频率，使激光扫描范围略大于被测气体的单吸收谱线， 半导体激光器发射的特定波长的激光束在穿过测量管时，通过被测气体选频 吸收该激光束，导致激光强度产生衰减。半导体激光气体分析仪利用不同气 体成分均有不同的特征吸收谱线及气体浓度和红外或激光吸收光谱之间存在 的Beer-Lambert关系，通过检测吸收谱线的吸收大小，即激光强度衰减信息， 就可以检测到被测气体的浓度。

DLAS技术使用谱宽非常小，也就是单色性非常好，且波长可调谐的半导 体激光器作为光源，相较而言DLAS技术具有传统非分光红外分析技术无法 实现的一些性能优点：1.不受背景气体交叉干扰：半导体激光器发射的激光 谱宽小于0.0001nm，是红外光源谱宽的1/106，远小于红外光源谱宽和被测气 体单吸收谱线宽度，其频率调制扫描范围也仅包含被测气体单吸收谱线(半 导体激光吸收光谱技术也因此被称为单线光谱技术)，因此成功消除了背景气 体交叉干扰影响。2.不受被测气体环境参数变化干扰：DLAS技术是对被测 气体单一吸收谱线进行分析，因此可较容易地对温度、压力效应进行修正。 为此系统内置了温度和压力自动修正功能，能根据实际测量得到的被测气体 温度和压力对气体成分测量值进行自动修正，从而可实现精确的在线气体分 析。

现有技术的半导体激光气体分析仪的结构如图1所示，包括通过电信号 连接的激光发射单元1和发射头2，以及通过电信号连接的激光接收单元5和 接收头4；其中，发射头2和接收头4设置在旁路测量单元3上，溶胶罐(图 中未示出)中的混合气体通过样气处理单元6处理后，通过入气气路71输入 旁路测量单元3，气体穿过旁路测量单元3后，通过出气气路72返回溶胶罐。

现有技术的半导体激光气体分析仪具有如下缺陷：一、半导体激光气体 分析仪容易损坏爆炸：在生产应用过程中，如在本体ABS生产过程中，由于 工艺原因样气夹带大量的苯乙烯、乙苯等工艺介质带入设备中造成仪表失灵， 导致处理器芯片损坏，仪表报废，如果夹带的有机气体浓度较高，很容易发 生爆炸，给人员和设备带来很大的损害。

二、半导体激光气体分析仪容易发生故障，测量不准确：气体中混带的 工艺介质形成的气雾常在气路内沉降形成液滴，聚集后积存在设备内部，造 成气路堵塞、测量值不准、损坏仪器等不良后果，满足不了生产需求。

如何使半导体激光气体分析仪在不影响工作效率的情况下具有防腐防爆 功能，是现有技术亟待解决的技术问题之一。避免样气中夹带的工艺介质或 其它杂质对分析仪造成测量值不准和仪器损坏，是现有技术亟待解决的另外 一个技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的其中一个目的是提供一种具有防爆功能的 非接触式半导体激光气体分析仪。

本发明所采用的技术方案如下：非接触式半导体激光气体分析仪，包括 通过电信号连接的激光发射单元和发射头，通过电信号连接的激光接收单元 和接收头，旁路测量单元，入气气路和出气气路；所述旁路测量单元位于发 射头和接收头之间；所述入气气路与旁路测量单元靠近发射头的一侧连接， 所述出气气路与旁路测量单元靠近接收头的一侧连接；其改进点在于，还包 括正压防爆输气系统，所述正压防爆输气系统包括正压输气泵和正压输气管； 所述正压输气泵提供的防爆压力气体通过正压输气管输入并充满所述激光发 射单元、发射头、接收头和激光接收单元。

作为优选，所述正压防爆输气系统还包括过滤减压阀和油雾分离器，所 述过滤减压阀、油雾分离器位于正压输气管上，对进入所述激光发射单元、 发射头、接收头和激光接收单元的防爆压力气体进行处理。