低浓度标准臭氧发生器的反馈控制装置

摘要

本发明涉及低浓度标准臭氧发生器的反馈控制装置，包括压力调节器、臭氧发生器、流量控制器、气路阀组、双光路紫外光度计、抽气装置以及嵌入式计算机组成。本发明解决了产生低浓度臭氧气体准确度不高的问题，实现了低浓度的臭氧发生器的控制调节和输出浓度的实时校准，具有响应时间快，测量精度高的优点。本发明可应用于臭氧气体的标准传递、臭氧分析仪的校准等实验室配气和移动式臭氧标准气体生产。

说明书

技术领域

本发明涉及低浓度臭氧发生器的校准和反馈控制，尤其涉及可对低浓度臭氧发生器内部进行反馈控制和实时校准的装置。

背景技术

臭氧是空气中污染物化学毒害演变的主要参入者和催动力，是预测空气中污染物危害的主要监测对象。

臭氧是一种强氧化剂，稳定性极差，在常温下可自行分解为氧气，温度升高分解加快。因此，臭氧标准气体不能采用传统气体标准物质的制备方法进行制备、储存、运输。制备臭氧标准气体必须采用“即配即用"的方法。

目前，我国已初步建成国家环境空气质量监测网，臭氧气体的连续监测已成为其中的必测项目之一。因此，对臭氧分析仪量值的计量和校准，建立臭氧计量标准，实现量值与国际相关量值的溯源和标准传递是必要的。

市场上有类似的低浓度臭氧发生器，可以产生臭氧气体，但输出浓度不能准确实时的测量和反馈控制，输出流量也不可动态调节。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种低浓度标准臭氧发生器的反馈控制装置。

本发明目的的实现方式为：低浓度标准臭氧发生器的反馈控制装置，其不同在于，包括压力调节器、臭氧发生器、流量控制器、气路阀组、双光路紫外光度计、抽气装置以及嵌入式计算机；纯净干燥的空气经过压力调节器分流后进入臭氧发生器，然后臭氧气体与纯净干燥的气体经过混合后输出，输出的臭氧气体分流一部分进入双光路紫外光度计，经过光池后进行压力流量检测，再由抽气装置排出；双光路紫外光度计对输出的臭氧气体浓度实时测量，测量的信号输出至嵌入式计算机进行计算，计算得出的浓度值与设定值比较，嵌入式计算机对臭氧发生器进行实时控制调节。

臭氧发生器可采用低压汞灯辐射方法或者高压电晕放电取得。低压汞灯采用高频开关电源供电，产生紫外辐射，经过干燥净化后的纯净空气在紫外辐射的照射下，将空气中的氧分子结合成臭氧分子，产生臭氧气体，臭氧气体的浓度和低压汞灯的辐射强度成正比。另外一种高压电晕放电，在玻璃臭氧管的内外两端放置两个金属导体作为电极，采用上万伏小电流的电源供电， 加载在电极两端，纯净的空气流经臭氧管，空气中的氧分子在高压电晕的情况下产生臭氧分子。

流量控制器可以实时准确的测量输出的气体流量，也可以根据嵌入式计算机的控制信号调节流量。

气路阀组根据嵌入式计算机的控制指令将纯净空气和臭氧发生器产生的臭氧气体以分时交替的方式进入双光路光度计测量。

双光路紫外光度计安装有紫外光源，紫外光源的一端安装有分光镜，将紫外光分成两路平行光。它设有两路光池，每一路光池分别设有滤光片、窗口玻璃、光电检测器和流量压力测量装置。

以上方案中，输出的臭氧气体浓度由双光路紫外光度计检测，检测信号输出至嵌入式计算机进行浓度数据的计算。

以上方案中，嵌入式计算机可对臭氧发生器的输出浓度进行动态调节和控制。嵌入式计算机实时采集输出的臭氧流量，可根据需要改变输出的臭氧流量范围。嵌入式计算机根据设定后的臭氧流量值和输出的流量值比较，发出指令实时调节流量控制器，使输出的流量值和设定值一致，可动态实时调节。

以上方案中，嵌入式计算机可对臭氧发生器输出的臭氧气体流量进行动态调节和控制。嵌入式计算机实时采集双光路光度计的测量信号，对采集到的信号计算转换浓度值，将计算的浓度值与设定的臭氧发生器需要发生的浓度值进行比较并校准，使输出的浓度值与设定值一致。

以上方案中，所用的气路接头材料为PTFE、PVDF或PFA。

与现有技术比较，本发明的优点在于：

1）采用双光路光度计实时测量臭氧输出浓度，使臭氧输出浓度精度更高，实现了臭氧气体标准的实验室和现场传递；

2）采用嵌入式计算机进行采集和调节流量，输出流量动态可调，使臭氧发生器输出气体可供多台分析仪，使用更便捷；

3）本发明结构还可以小型化，可实现臭氧气体标准传递的便携式、移动式。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图1中，1 -压力调节器，2-低浓度臭氧发生器，3 -臭氧发生元件，4- 臭氧浓度控制元件，5- 大流量控制器，6- 小流量控制器，7- 三通接头，8- 三通接头，9 臭氧出口，10 -嵌入式计算机，11- 气路阀组，12- 分光镜，13- 紫外光源，14- 双光路紫外光度计，15 -加热装置，16- 滤光片A，17- 滤光片B，18- 光池B，19- 光池A，20 -A路流量压力测量装置，21 -B路流量压力测量装置，22- 窗口玻璃B，23-窗口玻璃A，24 -光电检测器A，25-光电检测器B，26 -三通接头，27- 抽气装置。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

本发明涉及低浓度标准臭氧发生器的反馈控制装置，包括压力调节器、臭氧发生器、流量控制器、气路阀组、双光路紫外光度计、抽气装置以及嵌入式计算机组成。纯净干燥的空气经过压力调节器分流后进入臭氧发生器，然后臭氧气体与纯净干燥的气体经过混合后输出。输出的臭氧气体分流一部分进入双光路紫外光度计，经过光池后进行压力流量检测，再由抽气装置排出。双光路紫外光度计经过定期校准，对输出的臭氧气体浓度实时测量，测量的信号输出至嵌入式计算机进行计算，计算得出的浓度值与设定值比较，嵌入式计算机对臭氧发生器进行实时控制调节。本发明解决了产生低浓度臭氧气体准确度不高的问题，实现了低浓度的臭氧发生器的控制调节和输出浓度的实时校准，具有响应时间快，测量精度高的优点。本发明可应用于臭氧气体的标准传递、臭氧分析仪的校准等实验室配气和移动式臭氧标准气体生产。

请参阅图1 所示，本发明低浓度标准臭氧发生器的反馈控制装置的结构示意图，包括压力调节器1、臭氧发生器2、大流量控制器5、小流量控制器6、气路阀组11、双光路紫外光度计，抽气装置27以及嵌入式计算机10组成。嵌入式计算机可采用美国TI公司的OMAP4350为主处理器，外围集成了串行通信接口、彩色触摸液晶屏接口、WLAN/Internet网络接口、USB数据接口、电源接口和SD存储卡等。它可以实时采集处理外接输入的信号，将计算的数据进行显示、上传、存储。

纯净干燥的空气经过压力调节器1分流后进入臭氧发生器2，输出至小流量控制器6调节后与三通接头7的一端连接。另一路经过压力调节器1分流后的纯净空气经过大流量控制器5检测和控制流量，输出后三通接头7的一端连接，两路气体在三通接头7处混合后与三通接头8的一端连接，三通接头8的另一端与臭氧输出口9连接输出气体。

臭氧发生器2上安装有臭氧发生元件3和臭氧浓度控制元件4，用于持续产生一定浓度的臭氧气体，也可以控制调节臭氧气体输出的浓度。它还安装有加热装置，将其工作温度控制在48℃±1℃。

输出的臭氧气体的三通接头8的另一端与气路阀组11连接，压力调节器1将纯净的空气分流一部分到气路阀组11。

气路阀组11的控制电源与嵌入式计算机11相连，根据其控制指令，将输入的纯净空气和臭氧气体分时输出至双光路紫外光度计14的气路入口。

双光路紫外光度计14一端安装有紫外光源13，紫外光源13经过分光镜12分成两路紫外光，经过一组滤光片A16、滤光片B17的过滤后，分别进入光池A19、光池B18，再经过窗口玻璃A23和窗口玻璃B22，再由光电检测器A24和光电检测器B25检测，检测信号分别接入至嵌入式计算机10。

两路被测气体分别进入双光路紫外光度计14的光池A19和光池B18，输出后分别进入A路流量压力测量装置20和B路流量压力测量装置21进行压力流量检测和控制，再同时输出至三通接头26，最后与抽气装置27连接，由抽气装置27排出。

双光路紫外光度计14上安装有加热装置15，用于对紫外光源13的恒温加热，加热温度控制在50℃±1℃，保证了光源输出的峰值和稳定性。

臭氧发生元件3、臭氧浓度控制元件4、大流量控制器5、气路阀组11、紫外光源13、加热装置15的控制端口分别与嵌入式计算机10的控制端口相连。

A路流量压力测量装置20、B路流量压力测量装置21、光电检测器A24，光电检测器B25的信号输出接口分别与嵌入式计算机10的信号采集端口相连，对各个信号进行实时采集处理。

双光路紫外光度计14经过定期校准，对输出的臭氧气体浓度实时测量，测量的信号输出至嵌入式计算机10进行计算，计算得出的浓度值与设定值比较，嵌入式计算机10对臭氧发生器2进行实时控制调节。