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臭氧檢測(cè)儀的原理及技術(shù)特點(diǎn)
日期：2024-09-29 03:32
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摘要：
1，檢測(cè)原理 ：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。
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**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。
1.2紫外光法臭氧檢測(cè)儀
濃度數(shù)學(xué)計(jì)算模型
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，**臭氧濃度只能測(cè)到300 O3 g/m。
1.3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%?；窘泳€（如圖1） ，輸出公式： Vout =VT×ln I0/I (注釋?zhuān)篤T---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。
2．紫外光法臭氧檢測(cè)儀
基本 結(jié)構(gòu)
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。(如圖2)
3． 主要技術(shù)指標(biāo)
3.1 可顯示單位：O3 g/m ，mg/ m ；ppm 、ppb
3.2 測(cè)量范圍：0~10 O3 g/m , 0~100 O3 g/m , 0~200 O3 g/m
3.3 檢測(cè)極限：10 ppb
3.4 顯示**度：讀數(shù)的 +1 %
3.5 輸入電源：AC110 V/ AC220 V 50~60 HZ
3.6 模擬輸出：0/4~20 mA
4．儀器校準(zhǔn)方法
4.1 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?xún)?nèi)為合格。
4.2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?xún)?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?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c，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?zhuān)篈na----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 )
5． 臭氧濃度檢測(cè)儀
結(jié)論
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、**度高、穩(wěn)定性好、可以連續(xù)工作；其測(cè)量范圍寬，**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)。
參考文獻(xiàn)：
1．《HANDBOOK OF OZONE TECHNOLOGY AND APPLICATIONS》RICE，RIPG，NETZER ANN ARBIR SCIENCE，1982
2．《國(guó)外臭氧技術(shù)及應(yīng)用手冊(cè)》
