(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202222056351.7 (22)申请日 2022.08.05 (73)专利权人 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 专利权人 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(51)Int.Cl. G01N 21/59(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 一种新型氯气浓度在线检测装置 (57)摘要 本实用新型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2 0000h以上。 特别 适用于工业气体实时在线分析。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 217786904 U 2022.11.11 CN 217786904 U 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。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217786904 U 2一种新型氯气浓度在线检测装 置 技术领域 [0001]本实用新型 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 –Lambert law)， 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。 实用新型内容 [0005]本实用新型提出了一种新型 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LED或其它类型长寿命光源， 寿命可达20 000h以上。 [0006]本实用新型的技 术方案为： 一种新型氯气浓度在线检测装置 。 [0007]本实用新型的装置包括： 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、 第一窗口片、 第二窗口片、 温度压强传 感器、 第五透镜、 第二探测器、 待测气 体。 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， 后经 凹面光栅将不同波长衍射并聚焦于不同位置， 特定波长透过第二狭缝， 后由 第三透镜准直。 第三透镜准直的特定波长光一部分光被分光片反射后， 由第四透镜聚焦于 第一探测器探测。 第三透镜准直的特定波长光另一部分透射分光片， 后分别透射第一窗口 片、 气室内的待测气体、 第二窗口片， 后由第五透 镜聚焦于第二探测器。 [0008]其中， 光源为LED或其它类型长寿命光源， 波长范围针对待测气体吸收波长进行选 择。 凹面光栅衍射后透过第二狭缝的波长根据氯气检测的分辨率和量程进行细分选择， 凹说　明　书 1/3 页 3 CN 217786904 U 3