２ 气体 室结构
图１ 为 由准直 镜座 、透镜 、密封 圈 、筒 体 、接 头组装 成 的 单 光 程 气 体 室 ，其 中准 直 镜 座 与透 镜 是整体 组合 件 ，称 为 光 纤 准 直 器 ，通 过 螺 纹 固 紧 在气 体室筒 体 上 。反 射 端 紫外 光 穿 过 光 纤 ，由透 镜准 直成 平 行 光 束 穿 过 简 体 ，再 由透 镜 耦 合 到接
．
根据 上述 ，设 计准 直镜 座选用 ３ ０ ４材 质 ，确定
０ ２ ｄ ｌ ＝现象 特 别 突 出 ，在 与 镜 片 接 触 到 的金 属 面 上
涂 覆后 ，胶 水 自动 均 匀 分 布 在 此 接 触 面 上 ，经 过 １ ０ ０ ｏ Ｃ １ ０分 钟 固化 后 ，粘 接 牢 固且 密 封 性 好 。该 准 直器 是通 过 螺 纹 段 旋 拧 在 简 体 上 的 ，无 需 调 节 光
后 的光信号转换为 电信号 ，获得气体 的连续 吸收 光谱信息源。再根据 Ｂ ｅ ｅ ｒ — Ｌ ａ ｍ ｂ ｅ ｒ ｔ 定律 ，通过
吸光度 ，推算 出被 检测 气体浓 度 ，即 ：
／ ｏ＝ Ｉ ｉ ｅ—
式中： 为输入 光 强 ；／ ｏ 为 输 出光 强 ；ｃ为 气
ｌ —— 准直镜座 ；２ ——密封 圈；３——接头 ；
用尺寸链 的计 算方 法确 定 了准 直 器组件 的结 构 尺 寸 ；依 据 实践 ，计 算 出筒体 零件 两端 的 同轴度 上 限 ；对
透镜 的 维护做 了专 门设 计 ，分析 了气体 室测 量 光 程 对 分 析 仪 器吸 光 度 影 响 ， 总结 了今 后 气体 室研 发 的
路径。
［ 关键 词 ］ 差 分吸 收光谱 ；吸光度 ；光纤数值 孔径 ；光 斑 ；光 程 ［ 中图分类 号 ］ Ｈ Ｔ ７ ０ ２ ［ 文 献标识 码 ］ Ｂ
体的浓度 ；Ｌ 表示气体 的厚度 ，即光辐射经过吸收 气体的路程 ，现有的设 备为两透镜之间的间距 ；Ｋ
表示 待测 吸收 系数 ；Ｌ Ｃ Ｋ为吸光度 。
一
４ ——筒 体 ；５ —— 光纤
图 １ 气 体 室 结 构 剖 视 图
】 ０ 一
紫外差分 吸收光谱法 ＣＥ ＭＳ气体室结构设计 王惠芳
收端 的光 纤上 。Ｌ为光 程 ，即检 测 气 体 的厚 度 ，Ｄ 为平 行发 射光光斑 直径 。
１ 原 理
利 用氙 灯 发 出 的紫 外 光 汇 聚 进 入 光 纤 ，通 过
光纤传 输 进 入 气 体 室 。光 穿 过 气 体 室 时 经被 测 气 体 吸 收 ，穿 出后 由光 纤 传 输 进 人 光 谱 仪 。在 光 谱 仪 内部 经 过 光栅 分 光 ，由阵 列 光 电传 感 器 将 分 光
Ａｂ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ
王 惠 芳
（ 安徽皖仪科技 股份 有限公 司研发 中心 ，安徽合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
［ 摘要］ 从 紫外差 分吸收 光谱 法气体 室的应 用性 ，分析 了该 气体 室的结 构特征 以及 制 作 工艺性 ；采
ｄ ３＝１ ２
．
７ ： ０ ｏ 见图２ 。该 零 件设 计 ０ ５
． ．
１ ０
，
的特点 和实 际加 工 工 艺 性要 求 Ｍ１ ８ Ｘ１— ６ ｈ螺纹 段
与插 光纤 孔 ｄ ２同轴度 ≤ ０ ． ０ １ ２ 。 为 满足 透 镜 最 大 效 应 对 光 纤 发 射 光 束 折 射 成
平 行光 和透 镜 平 行 光 耦 合 到 光纤 端 面 ，透镜 座 尺 寸 与偏 差 是 关 键 。在 透镜 、透 镜 座 、光 纤 装 配 链 尺 寸 中 ，ｋ为 透 镜 顶 面 到 光 纤 底 面 距 离 ，须 满足 ： ｋ＝ｆ＋ｈ
＝３ ４． ８
＋ ０． ０ ２
析监测 。
输 时各种 气 体 分 子 在 不 同的 波 段 对 其 有 不 同 的差 分 吸收 的特 性 来 反演 ，利 用 紫 外 差 分 吸 收 光 谱 法
的Ｃ Ｅ ＭＳ系 统 已 广 泛 用 于 工 业 与 生 活 烟 道 Ｓ Ｏ 、
Ｎ Ｏ 的排放 量 监 测 中 。气 体 室 是 系 统 检 测 的核 心 部 件 ，它的 设 计 品 质 及 制 作 精 度 直 接 影 响 到 系 统 监 测数 据 的 准确 性 与 可 靠 性 ，所 以对 该 部 件 的设 计研 究有 着重 要意义 。
《 仪器仪表与分析监测》 ２ ０ １ ３年第 ２期
紫 外 差 分 吸 收光 谱 法 Ｃ Ｅ ＭＳ 气 体 室结 构设 计
Ｔｈ ｅ ＣＥ ＭＳ Ｇａ ｓ Ｃｈ ａ ｍｂ ｅ ｒ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｂ ａ ｓ ｅ Ｏｎ Ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｖ ｉ ｏ ｌ ｅ ｔ Ｄｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ
３ 光 纤 准 直 器
采用 ８ ２ １ ８胶 水 将 透镜 粘 接 在 准 直 镜 座 上 组 成 了光 纤准 直器 。 由于 ８ ２ １ ８胶水 具有 良好 的流 动性 ，
入深 度为 ｈ＝ ９ ． ８ 。 。 。选 透镜 材质 为透 紫外光 镜片 石英 玻 璃 （ Ｊ Ｇ Ｓ １ ） ，外 径 ４ ） １ ２ ． ７ ，焦 距 ，：２ ５± ０ ． ０ ２ ５ ，厚 度 ４ ０ ＿ ｏ ０ ２ ５。
引言
差分 光学 吸 收光 谱 法是 利 用 光 线 在 大 气 中传
具体 实 施 是 ：先 分 别 对 不 同组 分 的 标 准 浓 度 气 体进行 标 定 ，确 定 各 组 分 气 体 在 系 统 中吸 收 系 数 Ｋ值 ，再根 据总 吸光度 等 于各 组 分 吸光 度之 和 ， 便 可实 现对 烟 气 中各 组 分 污 染 气 体 排 放 浓 度 的分