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基本原理
1.1檢測原理
我們知道地球大氣層上有一層臭氧層,科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)臭氧層能吸收紫外線,研究表明臭氧僅對波長253.7nm的紫外線具有最大吸收系數(shù),在此波長下紫外線通過臭氧會產(chǎn)生衰減,符合蘭波特——比爾定律。該方法已被美國等國家作為臭氧標(biāo)準(zhǔn)分析方法。該臭氧檢測儀就是采用紫外線吸收法的原理,用穩(wěn)定的紫外燈光源產(chǎn)生紫外線,用光波過濾器過濾掉其它波長紫外光,只允許波長253.7nm通過。經(jīng)過樣品光電傳感器,再經(jīng)過臭氧吸收池后,到達(dá)采樣光電傳感器。通過樣品光電傳感器和采樣光電傳感器電信號比較,再經(jīng)過數(shù)學(xué)模型的計算,就能得出臭氧濃度大小。
1.2臭氧檢測儀
濃度數(shù)學(xué)計算模型
臭氧濃度數(shù)學(xué)模型(如公式一)是根據(jù)LambertandBeer定律推出的。
-lnI/I0
C=—————
E×D(公式一)
。ㄗ⑨專篊-----臭氧濃度,單位g/m;E------常數(shù);D-------臭氧吸收池距離;
I0---------樣品電流;I------采樣電流)
在這個臭氧濃度計算公式中,只要知道樣品電流、采樣電流和臭氧吸收池距離,那么我們就可以計算出臭氧濃度大小。由于,臭氧吸收池的距離的限制,最大臭氧濃度只能測到300O3g/m。
1.3電路原理的實現(xiàn)
基本電路由電源部分、紫外燈控制、紫外光線樣品檢測、紫外光線采樣檢測,對數(shù)放大器Log100、模擬輸出及顯示六大部分組成。
電路核心部分就是用對數(shù)放大器Log100來實現(xiàn)臭氧濃度數(shù)學(xué)模型。LOG100是14引腳可以對兩個電流或電壓之比進(jìn)行對數(shù)運算的集成電路,該放大器輸出電流動態(tài)范圍寬,可以在1nA到1mA之間變化。輸出誤差范圍不超過0.1%;窘泳(如圖1),輸出公式:Vout=VT×lnI0/I(注釋:VT---常數(shù);Vout---輸出電壓)。
電源部分主要是產(chǎn)生紫外燈需要的高壓電源,同時產(chǎn)生電路板上需要的 15V直流電。紫外燈燈控部分主要是控制紫外燈燈電流在恒定允許范圍之內(nèi),過高、過低可以自動調(diào)節(jié),如果調(diào)不了說明紫外燈壽命到了,面板上有一個紅燈變亮,提示你應(yīng)該更換新的紫外燈了。標(biāo)準(zhǔn)紫外光檢測和采樣紫外光檢測部分也是較關(guān)鍵部分,.光電傳感器把紫外線的光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,然后經(jīng)兩次運算放大器進(jìn)行信號整理放大,送給LOG100進(jìn)行計算處理后,顯示輸出。模擬輸出0~20mA與臭氧濃度大小是成線性關(guān)系的。
2.臭氧檢測儀
基本結(jié)構(gòu)
檢測儀主要由低壓紫外燈,光波過濾器、入射紫外光反射器、臭氧吸收池、樣品光電傳感器、采樣光電傳感器、輸出顯示、電路部件構(gòu)成。(如圖2)
3.主要技術(shù)指標(biāo)
3.1可顯示單位:O3g/m,mg/m;ppm
3.2測量范圍:0~10O3g/m,0~100O3g/m,0~200O3g/m
3.3檢測極限:10ppb
3.4顯示精確度:讀數(shù)的 2%
3.5輸入電源:AC110V/AC220V50~60HZ
3.6模擬輸出:0/4~20mA
4.儀器校準(zhǔn)方法
4.1校準(zhǔn)儀器校準(zhǔn)
采用德國安思羅斯公司GM—PRO標(biāo)準(zhǔn)臭氧檢測儀對已生產(chǎn)的臭氧檢測儀進(jìn)行分布選取10個測試點對比,誤差范圍控制在 1%以內(nèi)為合格。
4.2化學(xué)滴定法
國際公認(rèn)化學(xué)方法即碘化鉀、硫代硫酸鈉滴定法來檢測臭氧濃度。我們也分布選取10個測試點,然后用臭氧檢測儀與化學(xué)滴定法測試的10個點進(jìn)行對比,誤差范圍控制在 1%以內(nèi)。碘化鉀滴定法原理是用強(qiáng)氧化劑臭氧與碘化鉀反應(yīng),使碘游離出來到水里,水就會變?yōu)椴枭。(反?yīng)式:O3 2KI H2OO2 I2 KOH)利用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定,使游離碘變?yōu)榈饣c,反應(yīng)終點為水完全褪色。(反應(yīng)式:I2 2Na2S2O32NaI Na2S4O6)
臭氧濃度:C=(Ana×B×2400)/V0單位(mg/l)
(注釋:Ana----硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液用量ml;B---硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度mol/l;
V0-----臭氧氧化其他取樣體積ml)
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