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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(duì)波長(zhǎng)253.7nm的紫外線具有最大吸收系數(shù),在此波長(zhǎng)下紫外線通過(guò)臭氧會(huì)產(chǎn)生衰減,符合蘭波特——比爾定律。該方法已被美國(guó)等國(guó)家作為臭氧標(biāo)準(zhǔn)分析方法。該臭氧檢測(cè)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(guò)濾器過(guò)濾掉其它波長(zhǎng)紫外光,只允許波長(zhǎng)253.7nm通過(guò)。經(jīng)過(guò)樣品光電傳感器,再經(jīng)過(guò)臭氧吸收池后,到達(dá)采樣光電傳感器。通過(guò)樣品光電傳感器和采樣光電傳感器電信號(hào)比較,再經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算,就能得出臭氧濃度大小。

檢測(cè)儀主要由低壓紫外燈,光波過(guò)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。

臭氧檢測(cè)儀主要是用于臭氧制備車間(臭氧發(fā)生器、臭氧廠房等)、化工、石油、造紙、紡織、制藥和香精香料工業(yè)、水處理、食品醫(yī)藥滅菌車間等場(chǎng)合 。

臭氧檢測(cè)儀的檢測(cè)原理有半導(dǎo)體原理(英國(guó)E2V)、電化學(xué)檢測(cè)原理、紫外光法原理等。這里主要來(lái)介紹的是第三種方法,即紫外光法。

臭氧濃度數(shù)學(xué)模型(如公式一)是根據(jù)Lambert and Beer定律推出的。在這個(gè)臭氧濃度計(jì)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(jì)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(cè)到300 O3 g/m。

基本電路由電源分、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、模擬輸出及顯示六大部分組成。

電路核心部分就是用對(duì)數(shù)放大器Log100來(lái)實(shí)現(xiàn)臭氧濃度數(shù)學(xué)模型。LOG100是 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)算的集成電路,該放大器輸出電流動(dòng)態(tài)范圍寬,可以在1nA到 1mA之間變化。輸出誤差范圍不超過(guò)0.1%�；�本接線(如圖1) ,輸出公式: Vout =VT×ln I0/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(shí)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(guò)高、過(guò)低可以自動(dòng)調(diào)節(jié),如果調(diào)不了說(shuō)明紫外燈壽命到了,面板上有一個(gè)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(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與臭氧濃度大小是成線性關(guān)系的 。

顯示單位:O3 g/m ,mg/ m ;ppm 、ppb

測(cè)量范圍:0~10 O3 g/m , 0~100 O3 g/m , 0~200 O3 g/m

檢測(cè)極限:10 ppb

顯示精確度:讀數(shù)的 +1 %

輸入電源:AC110 V/ AC220 V 50~60 HZ

模擬輸出:0/4~20 mA

校準(zhǔn)儀器校準(zhǔn) :采用紫外光法臭氧檢測(cè)儀對(duì)已生產(chǎn)的臭氧檢測(cè)儀進(jìn)行分布選取10個(gè)測(cè)試點(diǎn)對(duì)比,誤差范圍控制在+1 %以內(nèi)為合格。

化學(xué)滴定法 :國(guó)際公認(rèn)化學(xué)方法即碘化鉀、硫代硫酸鈉滴定法來(lái)檢測(cè)臭氧濃度。我們也分布選取10個(gè)測(cè)試點(diǎn),然后用臭氧檢測(cè)儀與化學(xué)滴定法測(cè)試的10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)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(lái)到水里,水就會(huì)變?yōu)椴枭��?反應(yīng)式: O3+2KI+H2O O2+I2+KOH)利用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定,使游離碘變?yōu)榈饣�鈉,反應(yīng)終點(diǎn)為水完全褪色。(反應(yīng)式:I2+2Na2S2O3 2NaI+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 )

本文研制的臭氧濃度檢測(cè)儀采用了紫外線吸收法,單點(diǎn)光源、雙光路檢測(cè)、體積小、精確度高、穩(wěn)定性好、可以連續(xù)工作;其測(cè)量范圍寬,最大測(cè)量范圍300 O3 g/m。另外,該檢測(cè)儀還具有0/4-20 mA模擬輸出,可以與臭氧發(fā)生器,PID調(diào)節(jié)器組成臭氧閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。