激光检测装置、有机碳元素碳分析仪及激光检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光检测装置、有机碳元素碳分析仪及激光检测方法，其中，所述激光检测装置包括第一激光发射器、第一激光探测器和第二激光探测器，第一激光发射器设于滤膜背面一侧并用于朝向滤膜发射激光，并且发射的激光中，部分穿过滤膜形成第一透射激光，部分被滤膜反射形成第一反射激光，第一激光探测器用于接收第一透射激光，第二激光探测器用于接收第一反射激光。本发明专利技术实施例提供的激光检测装置中，由于第一激光发射器设于滤膜背面一侧，根据第一反射激光可将第一透射激光由光源强度和滤膜光学性质产生的影响消除，计算出仅受滤膜正面样品浓度影响的激光强度变化数据，应用于有机碳元素碳分析仪中时能够实现有机碳、元素碳的准确分割。素碳的准确分割。素碳的准确分割。

【技术实现步骤摘要】
激光检测装置、有机碳元素碳分析仪及激光检测方法


[0001]本专利技术涉及空气质量检测
，特别地，涉及一种激光检测装置、采用所述激光检测装置的有机碳元素碳分析仪及激光检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着全球社会经济的不断发展，城市规模的不断扩大，空气质量问题日益严峻，对空气颗粒物中的有机碳、元素碳含量进行检测对研究大气化学反应和污染物的源解析具有重要意义，成为当今环境监测领域的热点。
[0003]空气颗粒物中有机碳、元素碳的测量方法包括热学法、光学法、热光法。热学法主要根据有机碳和元素碳不同的热学特性对它们进行区分，但是在升温过程中有机碳会部分裂解炭化，生成热学和光学特性类似于元素碳的物质，造成测量得到的元素碳偏高。光学法由于其原理的限制，只能用于测量元素碳。
[0004]目前，使用最多的、公认较成熟的有机碳、元素碳分析方法是热光法，其工作原理为通过滤膜过滤采集空气中的颗粒物，然后通入无氧载气使滤膜处于无氧环境中，此时对滤膜进行逐级升温，使滤膜表面的有机碳(还有一部分被炭化形成裂解碳)热解并逸出进入氧化炉内氧化转换为二氧化碳，再向解析炉通入有氧载气使滤膜处于有氧环境中，继续对滤膜进行逐级升温，使滤膜中的元素碳热解并逸出进入氧化炉内氧化转换为二氧化碳，从而通过二氧化碳检测器检测氧化炉输出的二氧化碳浓度计算出有机碳和元素碳的含量。整个过程中，都有一束激光打在滤膜上，其透射光(或反射光)在有机碳炭化时会减弱。随着无氧载气切换成有氧载气，同时温度升高，元素碳会被氧化分解，激光束的透射光(或反射光)的光强就会逐渐增强，当恢复到最初的透射(或反射)光强时，这一时刻就认为是有机碳、元素碳的分割点，即：此时刻之前检出的碳都认为是有机碳(OC)，之后检出的碳都认为是元素碳(EC)。热光法是综合光学方法对有机碳在升温分析过程中产生的裂解碳进行修正。然而，由于透射光(反射光)的光强除了受裂解碳和元素碳浓度的影响外，还会受光源强度、滤膜光学性质的影响，现有技术中，只考虑了对光源波动的影响进行修正，未考虑滤膜性状变化等其他因素对透射光(反射光)光强的影响，导致有机碳/元素碳的分割点无法精准确定。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种激光检测装置、有机碳元素碳分析仪及激光检测方法，以解决有机碳/元素碳的分割点无法精准确定的技术问题。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种激光检测装置，包括激光发射器、第一激光探测器和第二激光探测器，所述激光发射器用于朝向滤膜发射激光，所述第一激光探测器、第二激光探测器分别用于接收穿过所述滤膜的透射激光和被所述滤膜反射的反射激光，所述激光发射器包括设于所述滤膜背面一侧的第一激光发射器，所述第一激光发射器朝向所述滤膜发射的激光中，部分穿过所述滤膜形成第一透射激光，部分被所述滤膜反射形成第一反射激光，所述第一激光探测器设于所述滤膜正面一侧并用于接收所述第一透射激光，所述
第二激光探测器设于所述滤膜背面一侧并用于接收所述第一反射激光。
[0007]优选地，所述激光发射器还包括设于所述滤膜正面一侧的第二激光发射器，所述第二激光发射器朝向所述滤膜发射的激光中，部分穿过所述滤膜形成第二透射激光并被所述第二激光探测器接收，部分被所述滤膜反射形成第二反射激光并被所述第一激光探测器接收。
[0008]进一步地，所述第一激光发射器和所述第二激光发射器的激光调制频率不同，所述第一激光探测器和所述第二激光探测器均设有频率解调模块并可通过所述频率解调模块对不同调制频率的激光进行区分测量。
[0009]进一步地，所述激光检测装置还包括设于所述第一激光发射器前端的第一分光片和设于所述第二激光发射器前端的第二分光片，所述第一分光片和所述第二分光片均相对所述滤膜表面倾斜设置；所述第一激光发射器和所述第二激光发射器中的其中一个激光发射器的出光方向朝向所述滤膜，并且发射出的至少部分激光穿过其前端的分光片照向所述滤膜；另一个激光发射器的出光方向错开所述滤膜，并且发射出的至少部分激光通过其前端的分光片反射改变方向后照向所述滤膜。
[0010]进一步地，所述激光检测装置还包括设于所述第一激光发射器前端的第一分光片，所述第一分光片相对所述滤膜表面倾斜设置，所述第一激光发射器的出光方向朝向所述滤膜，所述第二激光探测器的入光方向错开所述滤膜，所述第一激光发射器发射出的至少部分激光穿过所述第一分光片照向所述滤膜，所述第一反射激光可通过所述第一分光片反射改变方向后进入所述第二激光探测器。
[0011]根据本专利技术的第二方面，还提供一种有机碳元素碳分析仪，包括解析炉，所述解析炉包括解析炉管和设于所述解析炉管内的滤膜，以及布设于所述解析炉管上的解析炉加热装置，所述滤膜用于收集流经所述解析炉管的样品气体中的颗粒物，所述有机碳元素碳分析仪还包括上述激光检测装置，所述第一激光发射器和所述第二激光探测器设于所述解析炉管对应所述滤膜背面的一端，所述第一激光探测器设于所述解析炉管对应所述滤膜正面的一端。
[0012]优选地，所述解析炉还包括环绕所述解析炉管的外周设置并与所述解析炉管围合形成的密封腔，所述解析炉加热装置设于所述密封腔内；所述有机碳元素碳分析仪还包括进气阀组以及与所述进气阀组连接的第一输气管道，所述第一输气管道与所述密封腔连通并用于将所述进气阀组输出的保护气体导入所述密封腔内。
[0013]进一步地，所述有机碳元素碳分析仪还包括动力泵和第一排气管道，所述第一排气管道和所述第一输气管道分设于所述密封腔相对的两侧，所述第一排气管道远离所述密封腔的一端与所述动力泵连接，所述动力泵用于将所述密封腔内的气体排出。
[0014]根据本专利技术的第三方面，还提供一种激光检测方法，采用上述激光检测装置进行检测，所述激光检测方法包括以下步骤：
[0015]S100：通过第一激光发射器朝向滤膜背面发射激光，并使所述第一激光发射器发射的激光部分穿过所述滤膜形成第一透射激光，部分被所述滤膜反射形成第一反射激光，所述第一透射激光的强度受光源强度、滤膜光学性质和滤膜正面样品浓度的影响，所述第一反射激光的强度受光源强度和滤膜光学性质的影响；
[0016]S200：通过第一激光探测器接收所述第一透射激光，并通过第二激光探测器接收
所述第一反射激光；
[0017]S300：根据所述第一反射激光的强度变化数据，将所述第一透射激光中由光源强度和滤膜光学性质的变化产生的影响消除，计算得出仅受滤膜正面样品浓度影响的激光强度变化数据。
[0018]进一步地，当所述激光检测装置还包括第二激光发射器时，所述激光检测方法包括以下步骤：
[0019]S100：通过第一激光发射器朝向滤膜背面发射激光，并使所述第一激光发射器发射的激光部分穿过所述滤膜形成第一透射激光，部分被所述滤膜反射形成第一反射激光，所述第一透射激光的强度受光源强度、滤膜光学性质和滤膜正面样品浓度的影响，所述第一反射激光的强度受光源强度和滤膜光学性质的影响；通过第二激光发射器朝向滤膜正面发射激光，并使所述第二激光发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光检测装置，包括激光发射器(81)、第一激光探测器(82)和第二激光探测器(83)，所述激光发射器(81)用于朝向滤膜(23)发射激光，所述第一激光探测器(82)、第二激光探测器(83)分别用于接收穿过所述滤膜(23)的透射激光和被所述滤膜(23)反射的反射激光，其特征在于，所述激光发射器(81)包括设于所述滤膜(23)背面一侧的第一激光发射器(811)，所述第一激光发射器(811)朝向所述滤膜(23)发射的激光中，部分穿过所述滤膜(23)形成第一透射激光，部分被所述滤膜(23)反射形成第一反射激光，所述第一激光探测器(82)设于所述滤膜(23)正面一侧并用于接收所述第一透射激光，所述第二激光探测器(83)设于所述滤膜(23)背面一侧并用于接收所述第一反射激光。2.根据权利要求1所述的激光检测装置，其特征在于，所述激光发射器(81)还包括设于所述滤膜(23)正面一侧的第二激光发射器(812)，所述第二激光发射器(812)朝向所述滤膜(23)发射的激光中，部分穿过所述滤膜(23)形成第二透射激光并被所述第二激光探测器(83)接收，部分被所述滤膜(23)反射形成第二反射激光并被所述第一激光探测器(82)接收。3.根据权利要求2所述的激光检测装置，其特征在于，所述第一激光发射器(811)和所述第二激光发射器(812)的激光调制频率不同，所述第一激光探测器(82)和所述第二激光探测器(83)均设有频率解调模块并可通过所述频率解调模块对不同调制频率的激光进行区分测量。4.根据权利要求2所述的激光检测装置，其特征在于，所述激光检测装置还包括设于所述第一激光发射器(811)前端的第一分光片(84)和设于所述第二激光发射器(812)前端的第二分光片(85)，所述第一分光片(84)和所述第二分光片(85)均相对所述滤膜(23)表面倾斜设置；所述第一激光发射器(811)和所述第二激光发射器(812)中的其中一个激光发射器的出光方向朝向所述滤膜(23)，并且发射出的至少部分激光穿过其前端的分光片照向所述滤膜(23)；另一个激光发射器的出光方向错开所述滤膜(23)，并且发射出的至少部分激光通过其前端的分光片反射改变方向后照向所述滤膜(23)。5.根据权利要求1所述的激光检测装置，其特征在于，所述激光检测装置还包括设于所述第一激光发射器(811)前端的第一分光片(84)，所述第一分光片(84)相对所述滤膜(23)表面倾斜设置，所述第一激光发射器(811)的出光方向朝向所述滤膜(23)，所述第二激光探测器(83)的入光方向错开所述滤膜(23)，所述第一激光发射器(811)发射出的至少部分激光穿过所述第一分光片(84)照向所述滤膜(23)，并且所述第一反射激光可通过所述第一分光片(84)反射改变方向后进入所述第二激光探测器(83)。6.一种有机碳元素碳分析仪，包括解析炉(2)，所述解析炉(2)包括解析炉管(21)和设于所述解析炉管(21)内的滤膜(23)，以及布设于所述解析炉管(21)上的解析炉加热装置，所述滤膜(23)用于收集流经所述解析炉管(21)的样品气体中的颗粒物，其特征在于，所述有机碳元素碳分析仪还包括如权利要求1至5中任意一项所述的激光检测装置，所述第一激光发射器(811)和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海东，周旭，彭文姣，郭艳，
申请(专利权)人：力合科技湖南股份有限公司，
类型：发明
国别省市：