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主题：【分享】臭氧检测仪原理

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发表于：2011/06/11 16:00:11 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

1.检测原理
科学家们已经发现臭氧层能吸收紫外线，研究表明臭氧仅对波长253.7nm的紫外线具有最大吸收系数，在此波长下紫外线通过臭氧会产生衰减，符合兰波特一比尔定律:该原理已被美国等国家作为臭氧标准分析方法:该臭氧检测仪就是采用紫外线吸收法的原理，用稳定的紫外灯光源产生紫外线，用光波过滤器过滤掉其它波长紫外光，只允许波长253.7nm通过。经过样品光电传感器，再经过臭氧吸收池后，到达采样光电传感器。通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，再经过数学模型的计算，就能得出臭氧浓度大小。

2.臭氧浓度数学计算模型
臭氧浓度数学模型是根据Lambert and Bee:定律推出的。
在公式(1)中，只要知道样品电流、采样电流和臭氧吸收池距离，即可计算出臭氧浓度大小。由于臭氧吸收池距离的限制，最大臭氧浓度只能测到

3.电路原理的实现

基本电路由电源部分、紫外灯控制、紫外光线样品检测、紫外光线采样检测、对数放大器Log100、模拟输出及显示部分等组成。

电路核心部分就是用对数放大器Log100来实现臭氧浓度数学模型，基本接线如图1所示。Log100是集成电路的14引脚，可以对两个电流或电压之比进行对数运算。该放大器输出电流动态范围宽，可以在1nA} 1mA之间变化。输出误差范围不超过0.1%。输出公式:
电源部分主要是产生紫外灯需要的高压电源，同时产生电路板上需要的+15V直流电紫外灯灯控部分控制紫外灯电流在允许范围之内，如果不能自动调节，面板上将有一个红灯变亮，提示更换新的紫外灯。标准紫外光检测和采样紫外光检测部分也是较关键部分，光电传感器把紫外线的光信号转换为电压信号，然后经两次运算放大器进行信号整理放大，送给Log100进行计算处理后，显示输出。模拟输出0～20mA与臭氧浓度大小成线性关系。

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2011/6/11 16:00:43 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

(2)紫外吸光光度法

光谱分析法是指在光的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法。

该法利用臭氧对254nm波长的紫外线特征吸收的特性，依据朗伯一比尔定律测量紫外线通过臭氧的光强变化来检测臭氧浓度。该法不但适用于检测气体中臭氧浓度，也可以检测水中溶存的臭氧浓度，已被我国作为环境空气中测定臭氧的标准方法。

如图2所示，首先将需要检测臭氧浓度的气体以恒定的流速导入检测气室，由于臭氧对254nm波长的紫外光有特征吸收，紫外光束穿过通有臭氧的臭氧检测管路后光强产生了衰减，符合朗伯-比尔定律：
式中，Pο为入射光束的强度；P为光束穿过通有臭氧的检测管后的强度；L为通过臭氧的光程长度，即检测气室长度；c为臭氧质量浓度；k为臭氧对紫外光的吸收系数。由此即可求出气体浓度。

其中，吸光系数k是表示一种气体对确定波长的光的吸收特征常数。臭氧对254nm光的吸光系数文献报道值见表1。k值在标准状况下(0℃，101.3kPa)为3.04±0.04 (以e为底)或1.32±0.02 (以10为底)。由于它随温度变化而改变，在其他状态下可用气体状态方程式进行换算.

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