一种高温红外气体分析仪的制作方法

1.本发明属于气体分析术领域，具体涉及一种高温红外气体分析仪。


背景技术：

2.气体分析仪器是测量气体成分和浓度的流程分析仪表。在很多生产过程中，特别是在存在化学反应的生产过程中，仅仅根据温度、压力、流量等物理参数进行自动控制常常是不够的。由于被分析气体的千差万别和分析原理的多种多样，气体分析仪器的种类繁多。常用的有热导式气体分析仪器、电化学式气体分析仪器。
3.红外线吸收式分析仪根据不同组分气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性而工作的分析仪表。测量这种吸收光谱可判别出气体的种类；测量吸收强度可确定被测气体的浓度。红外线分析仪的使用范围宽，不仅可分析气体成分，也可分析溶液成分，且灵敏度较高，反应迅速，能在线连续指示,也可组成调节系统。工业上常用的红外线气体分析仪器的检测部分由两个并列的结构相同的光学系统组成。现有的红外分组气体分析仪器由于体积大，不便于移动，需要采集气体到实验室中分析，效率低。现有的红外分组气体分析仪器均采用传统的需要对样品气体进行降温，除湿的方式的测量方法，并且目前现有的分析仪的红外传感器均为独立式单组分的形式，如果分析仪需要测量多组分则需要并联相应的传感器以及相应的控制组件和电路板，导致仪器体积大，不便于移动，同时针对目前市场上热湿态样品气体检测需求进行降温除湿，在降温除湿的过程就会导致大量的易溶于水的污染物气体冷凝损失，导致测量结果不准确的问题。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决现有技术中气体检测需求进行降温除湿，在降温除湿的过程就会导致大量的易溶于水的污染物气体冷凝损失，导致测量结果不准确的问题。
5.为此，采用的技术方案是，本发明的一种高温红外气体分析仪，包括：箱体、发光单元、加热型测量池、探测单元，所述箱体内沿着水平方向上依次设置有发光单元、加热型测量池、探测单元，所述加热型测量池下方设置有氧气传感器。为了增强污染物气体精准检测，本发明设计了一种长光程的加热型气体测量池，测量池内采用黄金（au）和钡（ba）两种元素打造的光学检测反射镜片，经过高强度的抛光，使得分析仪在检测时候光能量损失的比较小，同时采用耐腐的黄金和ba两种元素打造的镜片设备也更加耐腐蚀，可以有效检测so2、nh3、hcl、hf等强腐蚀性气体，在于此同时，光学检测气室，分析仪的检测光程可达16米，依据相应的朗伯比尔定律，同样的传感器及光源的条件下，红外分析仪的光程越长，分析仪的检出限越低，灵敏度越高，污染物组分红外吸收的就越好从而分析仪的检测精度也越好。测量池集成加热单元，保障分析仪工作时测量池的加热温度为185℃。从而导致分析仪在测量样品时不需要进行降温和除水，分析仪能够直接进行测量热湿态样品气体。
6.优选的，所述氧气传感器左侧设置有第一压力传感器和第二压力传感器。
7.优选的，所述箱体内设置有零气气泵、测量气泵、端子排、热敏打印机，端子排一端
设置有风扇。
8.优选的，发光单元包括：红外光源、聚焦镜、切光轮、发射器，聚焦镜位于红外光源的右侧，切光轮位于红外光源下方，发射器位于切光轮右侧。
9.优选的，加热型测量池右侧置有光线入口，所述加热型测量池左侧设置有光线出口，光线入口和光线出口之间设置有第一球面镜，所述第一球面镜下方设置有第二球面镜和第三球面镜。
10.优选的，探测单元包括：带步进马达的滤光轮、聚光镜、热电探测器，带步进马达的滤光轮左侧设置有聚光镜，聚光镜斜上方设置有热电探测器，热电探测器固定在探测器板上，聚光镜下方设置有电缆导孔，电缆导孔下方设置有超温熔断器。
11.优选的，所述箱体侧壁上设置有手提把手，所述箱体顶端设置有平板电脑。
12.优选的，所述箱体上设置有前面板，所述前面板上设置有热敏打印机接口、通风网格，所述箱体上设置有盖板，所述盖板通过盖板锁连接。
13.优选的，箱体内壁上设置有壳体，壳体内壁上设置有第一电机，第一电机输出轴与第一转轴一端连接，第一转轴另一端穿过套管与第一齿轮连接，第一转轴与套管转动连接，第一齿轮同轴套设有内齿轮，套管外壁与内齿轮端面通过连接杆连接，内齿轮与第一齿轮之间设置有第二齿轮，第二齿轮分别与第一齿轮、内齿轮啮合。
14.优选的，连接轴一端与第二齿轮圆心处连接，连接轴另一端与转杆中间处垂直连接，壳体的外壁上设置有十字形滑槽，十字形滑槽的竖直槽内滑动连接有第一滑块，十字形滑槽的水平滑槽内滑动连接有第二滑块，转杆一端与第二转轴一端垂直连接，第二转轴另一端穿过第一滑块与第一散热扇连接，第二转轴与第一滑块转动连接，转杆另一端与第三转轴一端垂直连接，第三转轴另一端穿过第二滑块与第二散热扇，第三转轴与第二滑块转动连接。
15.优选的，箱体内壁上设置有第二电机，第二电机的输出轴与第一凸轮连接，第一凸轮上转动连接有第二凸轮，第二凸轮上设置有弧形滑槽，第一螺杆一端与第一凸轮端面连接，第一螺杆另一端穿过弧形滑槽与螺母螺纹连接，第一凸轮右侧设置有固定块，固定块与箱体内壁连接，摆杆一端与固定块铰接，摆杆一端与滚轮转动连接，滚轮能与第一凸轮、第二凸轮的周向外壁接触，第四转轴一端与滚轮连接，第四转轴另一端与清洁刷连接。
16.本发明技术方案具有以下优点：本发明的一种高温红外气体分析仪，包括：箱体、发光单元、加热型测量池、探测单元，所述箱体内沿着水平方向上依次设置有发光单元、加热型测量池、探测单元，所述加热型测量池下方设置有氧气传感器。气体进入加热型测量池，发光单元发射红外线通过测量气体，测量气体吸收相应的光的波长，光强随之减弱，通过探测单元接受红外光，进行分析比对后，就能确定物质的浓度，另外通过光源发射端的光谱滤波器，每种物质对应一种红外波长的滤波器，每种气体吸收了相应的波长的光，从而确定待检测气体的成分。本发明的分析仪主机采用一体化设计，内部集成相应的自动控制单元功能传感器，从而保障相应仪器运行时候需要稳定的环境，分析仪的箱体采用坚固耐用、重量轻的材质设计，箱体方便移动搬运，提高了气体分析针对固定污染源的现场检测效率。
17.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
18.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是本发明的内部上层俯视图；图2是本发明的内部下层俯视图；图3是本发明中发光单元的结构示意图；图4是本发明中加热型测量池的结构示意图；图5是本发明中探测单元的结构示意图；图6是本发明的外部结构示意图；图7是本发明中散热装置的结构示意图；图8是本发明中壳体的内部结构示意图；图9是本发明中第一齿轮、内齿轮及内齿轮的啮合示意图；图10是本发明中除尘装置的结构示意图；图11是本发明中清洁刷的连接示意图；其中，1-箱体，2-发光单元，3-加热型测量池，4-探测单元，5-氧气传感器，6-第一压力传感器，7-第二压力传感器，8-零气气泵，9-测量气泵，10-端子排，11-端子排，12-风扇，13-手提把手，14-平板电脑，15-前面板，16-通风网格，17-盖板，18-盖板锁，19-壳体，20-电机，21-第一转轴，22-套管，23-第一齿轮，24-内齿轮，25-连接杆，26-第二齿轮，27-连接轴，28-转杆，29-第一滑块，30-第二滑块，31-第二转轴，32-第一散热扇，33-第三转轴，34-第二散热扇，35-十字形滑槽，36-第一凸轮，37-第二凸轮，38-弧形滑槽，39-第一螺杆，40-螺母，41-固定块，42-摆杆，43-滚轮，44-第四转轴，45-清洁刷，46-热敏打印机接口，201-红外光源，202-聚焦镜，203-切光轮，204-发射器，301-光线入口，302-光线出口，303-第一球面镜，304-第二球面镜，305-第三球面镜，401-带步进马达的滤光轮，402-聚光镜，403-热电探测器，404-探测器板，405-电缆导孔，406-超温熔断器。
具体实施方式
20.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
22.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.本发明提供了一种高温红外气体分析仪，如图1-6所示，包括：箱体1、发光单元2、加热型测量池3、探测单元4，所述箱体1内沿着水平方向上依次设置有发光单元2、加热型测量池3、探测单元4，所述加热型测量池3下方设置有氧气传感器5。氧气传感器5用于检测加热型测量池的排气口处的氧气浓度。
25.上述技术方案的工作原理及有益技术效果：气体进入加热型测量池3，发光单元2发射红外线通过测量气体，测量气体吸收相应的光的波长，光强随之减弱，通过探测单元4接受红外光，进行分析比对后，就能确定物质的浓度。加热型测量池集成加热单元，保障分析仪工作时测量池的加热温度为185℃。从而导致分析仪在测量样品时不需要进行降温和除水，分析仪能够直接进行测量热湿态样品气体。
26.在一个实施例中，所述氧气传感器5左侧设置有第一压力传感器6和第二压力传感器7，用于监测测量室内的压力，然后计算流量。
27.在一个实施例中，所述箱体1内设置有零气气泵8、测量气泵9、端子排10、热敏打印机11，端子排11一端设置有风扇12。零气是指调整气体分析仪最小刻度的气体，零气是环境空气或氮气，测量气泵9用去驱动测量气体进入加热型测量池，热敏打印机11可以根据需求打印仪器参数和测量数据，端子排11是多个或多组相互绝缘的端子组件并用于固定电子器件的绝缘部件，风扇12用于对端子排上的电子器件进行散热。
28.在一个实施例中，发光单元2包括：红外光源201、聚焦镜202、切光轮203、发射器204，聚焦镜202位于红外光源201的右侧，切光轮203位于红外光源201下方，发射器204位于切光轮203右侧。红外光源201发出宽带光束，光线由聚焦镜202聚焦，经切光轮203调制，进入测量气体连续通过的加热型测量池。
29.在一个实施例中，加热型测量池3右侧置有光线入口301，所述加热型测量池3左侧设置有光线出口302，光线入口301和光线出口302之间设置有第一球面镜303，所述第一球面镜303下方设置有第二球面镜304和第三球面镜305。红外光先从光线入口301进入，经过第一球面镜303反射到第二球面镜304，再反射到第一球面镜303、第三球面镜305、第一球面镜303，最后经过光线出口302出去，检测光程可达16米，以便待测气体能充分吸收特定的波长。测量池内采用黄金（au）和钡（ba）两种元素打造的光学检测反射镜片，经过高强度的抛光，使得分析仪在检测时候光能量损失的比较小，同时采用耐腐的黄金和钡两种元素打造的镜片设备也更加耐腐蚀，可以有效检测so2、nh3、hcl、hf等强腐蚀性气体，在于此同时，光学检测气室，分析仪的检测光程可达16米，依据相应的朗伯比尔定律，同样的传感器及光源的条件下，红外分析仪的光程越长，分析仪的检出限越低，灵敏度越高，污染物组分红外吸收的就越好从而分析仪的检测精度也越好。测量池集成加热单元，保障分析仪工作时测量池的加热温度为185℃。从而导致分析仪在测量样品时不需要进行降温和除水，分析仪能够直接进行测量热湿态样品气体。
30.在一个实施例中，探测单元4包括：带步进马达的滤光轮401、聚光镜402、热电探测器403，带步进马达的滤光轮401左侧设置有聚光镜402，聚光镜402斜上方设置有热电探测器403，热电探测器403固定在探测器板404上，聚光镜402下方设置有电缆导孔405，电缆导
孔405下方设置有超温熔断器406。红外光经过带步进马达的滤光轮401、聚光镜402、热电探测器403，红外光穿过滤光轮上的测量滤镜和参考滤镜，再经过聚光镜进入探测器进行比对，从而检测到是那种气体的成分。
31.在一个实施例中，所述箱体1侧壁上设置有手提把手13，便于移动，分析气体更加方便。
32.在一个实施例中，所述箱体1顶端设置有平板电脑14，在平板电脑或电脑上可以看到图表化的测量值，也可以通过电脑设置仪器参数。
33.在一个实施例中，所述箱体1上设置有前面板15，所述前面板15上设置有热敏打印机接口46、通风网格16，热敏打印机接口46能将测量数据通讯输出，通风网格16起到通风散热的作用。
34.在一个实施例中，所述箱体1上设置有盖板17，所述盖板17通过盖板锁18连接，盖板17起到保护的作用。
35.在一个实施例中，如图7-9所示，包括散热装置，所述散热装置包括：壳体19、第一电机20、第一转轴21、套管22、第一齿轮23、内齿轮24；所述箱体1内壁上设置有壳体19，所述壳体19内壁上设置有第一电机20，第一电机20输出轴与第一转轴21一端连接，第一转轴21另一端穿过套管22与第一齿轮23连接，第一转轴21与套管22转动连接，第一齿轮23同轴套设有内齿轮24，所述套管22外壁与内齿轮24端面通过连接杆25连接，所述内齿轮24与所述第一齿轮23之间设置有第二齿轮26，第二齿轮26分别与第一齿轮23、内齿轮24啮合，连接轴27一端与第二齿轮26圆心处连接，连接轴27另一端与转杆28中间处垂直连接，所述壳体19的外壁上设置有十字形滑槽35，十字形滑槽35的竖直槽内滑动连接有第一滑块29，十字形滑槽35的水平滑槽内滑动连接有第二滑块30，转杆28一端与第二转轴31一端垂直连接，第二转轴31另一端穿过第一滑块29与第一散热扇32连接，所述第二转轴31与所述第一滑块29转动连接，转杆28另一端与第三转轴33一端垂直连接，第三转轴33另一端穿过第二滑块30与第二散热扇34，第三转轴33与第二滑块30转动连接。
36.上述技术方案的工作原理及有益技术效果：启动第一电机20，带动第一齿轮23旋转，通过第一齿轮23、第二齿轮26及内齿轮24的啮合，使得第二齿轮26在周转的同时，不断绕着第一齿轮23的圆心周转，带动转杆28运动，转杆28带动第一滑块29沿着十字形滑槽35的竖直槽往复滑动，第二滑块30沿着十字形滑槽35的水平槽往复滑动，且第一滑块29和第二滑块30交替通过十字形滑槽35的交汇处，同时，第二转轴31带动第一散热扇32旋转，第三转轴33带动第二散热扇34旋转，通过第一散热扇32和第二散热扇34分别沿着直线和水平方向交替往复移动的同时，还会不断旋转，对箱体1内的部件进行风冷散热，提高散热效率。
37.在一个实施例中，如图10-11所示，所述箱体1内壁上设置有第二电机，第二电机的输出轴与第一凸轮36连接，第一凸轮36上转动连接有第二凸轮37，第二凸轮37上设置有弧形滑槽38，第一螺杆39一端与第一凸轮36端面连接，第一螺杆39另一端穿过弧形滑槽38与螺母40螺纹连接，第一凸轮36右侧设置有固定块41，固定块41与箱体1内壁连接，摆杆42一端与固定块41铰接，摆杆42一端与滚轮43转动连接，滚轮43与第一凸轮36、第二凸轮37的周向外壁接触，第四转轴44一端与滚轮43连接，第四转轴44另一端与清洁刷45连接，清洁刷45与探测单元4表面接触。
38.上述技术方案的工作原理及有益技术效果：启动第二电机，带动第一凸轮36旋转，通过滚轮43与第一凸轮36外圆周壁接触，使得摆杆42上下往复摆动，还会在极限位置停歇，同时，滚轮43不断旋转，带动清洁刷45对箱体1内的部件进行清扫除尘，防止灰尘的积聚，提高散热效率。当需要改变极限位置的停歇的时间，以提高需重要部件的清扫时间，转动第二凸轮37，使得第二凸轮37沿着第一凸轮36的周向旋转，然后拧紧螺母40，将第一凸轮36和第二凸轮37固定，就能改变清洁刷45在上下极限位置的停歇时间。
39.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。