臭氧檢測(cè)的原理

  1.檢測(cè)原理

    科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)臭氧層能吸收紫外線輻射,研究表明,臭氧只有253.7海里波長(zhǎng)紫外光吸收系數(shù)有最大,該波長(zhǎng)紫外光臭氧產(chǎn)生藍(lán)色波特腐爛,比爾的法律原則是:美國(guó)和其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法:臭氧臭氧檢測(cè)儀是使用紫外吸收法的原理、使用穩(wěn)定的紫外線燈源產(chǎn)生的紫外線光波長(zhǎng)濾除紫外線波長(zhǎng),其他僅允許通過253.7的樣品nm.After光電傳感器、臭氧吸收池后,在到達(dá)抽樣的光電傳感器。通過一個(gè)樣本的光電傳感器和光電傳感器信號(hào)的采樣,通過比較計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,就可以到臭氧濃度的大小。

    
  2.電路原理的實(shí)現(xiàn)

    
    基本電路由電源部分、紫外燈控制、紫外光線樣品檢測(cè)、紫外光線采樣檢測(cè)、對(duì)數(shù)放大器Log100、模擬輸出及顯示部分等組成。
   
    電路核心部分就是用對(duì)數(shù)放大器Log100來實(shí)現(xiàn)臭氧濃度數(shù)學(xué)模型，基本接線如圖1所示。Log100是集成電路的14引腳，可以對(duì)兩個(gè)電流或電壓之比進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算。該放大器輸出電流動(dòng)態(tài)范圍寬，可以在1nA} 1mA之間變化。輸出誤差范圍不超過0.1%。輸出公式:
    電源部分主要是產(chǎn)生紫外燈需要的高壓電源，同時(shí)產(chǎn)生電路板上需要的+15V直流電紫外燈燈控部分控制紫外燈電流在允許范圍之內(nèi)，如果不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，面板上將有一個(gè)紅燈變亮，提示更換新的紫外燈。標(biāo)準(zhǔn)紫外光檢測(cè)和采樣紫外光檢測(cè)部分也是較關(guān)鍵部分，光電傳感器把紫外線的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后經(jīng)兩次運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)整理放大，送給Log100進(jìn)行計(jì)算處理后，顯示輸出。模擬輸出0～20mA與臭氧濃度大小成線性關(guān)系。
   
    紫外吸光光度法
   
    光譜分析法是指在光的作用下，通過測(cè)量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度來進(jìn)行分析的方法。在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱為吸光光度法。
   
    該法利用臭氧對(duì)254nm波長(zhǎng)的紫外線特征吸收的特性，依據(jù)朗伯一比爾定律測(cè)量紫外線通過臭氧的光強(qiáng)變化來檢測(cè)臭氧濃度。該法不但適用于檢測(cè)氣體中臭氧濃度，也可以檢測(cè)水中溶存的臭氧濃度，已被我國(guó)作為環(huán)境空氣中測(cè)定臭氧的標(biāo)準(zhǔn)方法。
   
    首先將需要檢測(cè)臭氧濃度的氣體以恒定的流速導(dǎo)入檢測(cè)氣室，由于臭氧對(duì)254nm波長(zhǎng)的紫外光有特征吸收，紫外光束穿過通有臭氧的臭氧檢測(cè)管路后光強(qiáng)產(chǎn)生了衰減，符合朗伯-比爾定律：
    式中，Pο為入射光束的強(qiáng)度；P為光束穿過通有臭氧的檢測(cè)管后的強(qiáng)度；L為通過臭氧的光程長(zhǎng)度，即檢測(cè)氣室長(zhǎng)度；c為臭氧質(zhì)量濃度；k為臭氧對(duì)紫外光的吸收系數(shù)。由此即可求出氣體濃度。
   
    其中，吸光系數(shù)k是表示一種氣體對(duì)確定波長(zhǎng)的光的吸收特征常數(shù)。臭氧對(duì)254nm光的吸光系數(shù)。k值在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0℃，101.3kPa)為3.04±0.04  (以e為底)或1.32±0.02  (以10為底)。由于它隨溫度變化而改變，在其他狀態(tài)下可用氣體狀態(tài)方程式進(jìn)行換算.

  3.臭氧濃度數(shù)學(xué)計(jì)算模型

    臭氧濃度數(shù)學(xué)模型是根據(jù)Lambert and Bee:定律推出的。
    在公式(1)中，只要知道樣品電流、采樣電流和臭氧吸收池距離，即可計(jì)算出臭氧濃度大小。由于臭氧吸收池距離的限制，最大臭氧濃度只能測(cè)到。

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