JSA5-O3-A臭氧检测报警一体机适用于各种工业环境和特殊环境中的臭氧浓度连续在线检测及现场声光报警,对危险现场的作业安全起到预警作用,仪器采用进口电化学传感器和微控制器技术,具有信号稳定,精度高、重复性好等优点,防爆接线方式适用于各种危险场所。仪器兼容各种控制报警器、PLC、DCS 等控制系统,可以同时实现现场报警和远程监控、报警功能。
1. 臭氧浓度检测仪 来自德国安思罗斯公司基本原理
1.1检测原理
我们知道地球大气层上有一层臭氧层,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——比尔定律。该方法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。
1.2臭氧浓度检测仪
浓度数学计算模型
臭氧浓度数学模型(如公式一)是根据Lambert and Beer定律推出的。
-ln I/I0
C = —————
E×D ( 公式一 )
(注释:C-----臭氧浓度,单位g /m;E------ 常数;D-------臭氧吸收池距离;
I0---------样品电流;I------采样电流)
在这个臭氧浓度计算公式中,只要知道样品电流、采样电流和臭氧吸收池距离,那么我们就可以计算出臭氧浓度大小。由于,臭氧吸收池的距离的限制,大臭氧浓度只能测到300 O3 g/m。
1.3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、模拟输出及显示六大部分组成。
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。LOG100是 14引脚可以对两个电流或电压之比进行对数运算的集成电路,该放大器输出电流动态范围宽,可以在1nA到 1mA之间变化。输出误差范围不0.1%。基本接线(如图1) ,输出公式: Vout =VT×ln I0/I (注释:VT---常数;Vout---输出电压)。
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。紫外灯灯控部分主要是控制紫外灯灯电流在恒定允许范围之内,过高、过低可以自动调节,如果调不了说明紫外灯寿命到了,面板上有一个红灯变亮,提示你应该更换新的紫外灯了。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与臭氧浓度大小是成线性关系的。
臭氧浓度检测仪整机体积小,高精度、高分辨率,响应迅速;臭氧浓度检测仪采用大容量可充电锂电池,可长时间连续工作,具有时间显示,剩余电量显示功能,数字LCD背光显示,显示测试气体,单位,泵吸显示;声光、振动报警功能、电池低电量报警、传感器故障检测报警功能超量程报警;臭氧浓度检测仪传感器采用原装进口电化学传感器,上、下限报警值可任意设定,自带零点和目标点校准功能;臭氧浓度检测仪内置温度补偿,减小测量误差,维护方便,数据恢复功能,免去误操作引起的后顾之忧,外壳采用特殊材质及工艺,不易磨损,易清洁,长时间使用光亮如新。
2. 臭氧浓度检测仪
基本 结构
检测仪主要由低压紫外灯,光波过滤器、入射紫外光反射器、臭氧吸收池、样品光电传感器、采样光电传感器、输出显示、电路部件构成。(如图2)
3. 主要技术指标
3.1 可显示单位:O3 g/m ,mg/ m ;ppm
3.2 测量范围:0~10 O3 g/m , 0~100 O3 g/m , 0~200 O3 g/m
3.3 检测极限:10 ppb
3.4 显示度:读数的 +1 %
3.5 输入电源:AC110 V/ AC220 V 50~60 HZ
3.6 模拟输出:0/4~20 mA
4.仪器校准方法
4.1 校准仪器校准
采用德国安思罗斯公司GM—PRO标准臭氧检测仪对已生产的臭氧检测仪进行分布选取10个测试点对比,误差范围控制在+1 %以内为合格。
4.2化学滴定法
化学方法即碘化钾、硫代硫酸钠滴定法来检测臭氧浓度。我们也分布选取10个测试点,然后用臭氧检测仪与化学滴定法测试的10个点进行对比,误差范围控制在 +1%以内。碘化钾滴定法原理是用强氧化剂臭氧与碘化钾反应,使碘游离出来到水里,水就会变为茶色。(反应式: O3+2KI+H2O O2+I2+KOH)利用硫代硫酸钠标准液滴定,使游离碘变为碘化钠,反应终点为水完全褪色。(反应式:I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6)
臭氧浓度:C= (Ana×B×2400) / V0 单位 (mg/l)
(注释:Ana----硫代硫酸钠标准溶液用量ml ; B---硫代硫酸钠标准溶液浓度mol/l;
V0-----臭氧氧化其他取样体积ml )
5. 臭氧浓度检测仪
结论
本文研制的臭氧浓度检测仪采用了紫外线吸收法,单点光源、双光路检测、体积小、度高、稳定性好、可以连续工作;其测量范围宽,大测量范围300 O3 g/m。另外,该检测仪还具有0/4—20 mA模拟输出,可以与臭氧发生器,PID调节器组成臭氧闭环自动控制系统。
参考文献:
1.《HANDBOOK OF OZONE TECHNOLOGY AND APPLICATIONS》RICE,RIPG,NETZER ANN ARBIR SCIENCE,1982
2.《国外臭氧技术及应用手册》 德国安思罗斯公司, 王卫 ,1991