氮氧化物浓度测量系统及氮氧化物浓度测量方法与流程

本发明属于气体浓度检测，具体地讲，涉及一种基于量子级联激光器的多测量模式的氮氧化物浓度测量系统及氮氧化物浓度测量方法。

背景技术：

1、氮氧化物(nox)包括多种氮和氧两种元素组成的化合物，作为空气污染物的氮氧化物通常指一氧化氮(no)、二氧化氮(no2)等。

2、氮氧化物是大气污染物之一。它会刺激肺部、诱发疾病；此外其也是形成酸雨和光化学烟雾的重要原因；它还能在平流层中与臭氧反应，消耗臭氧层，导致紫外线增强，对人类和动植物造成危害。

3、为了减少氮氧化物的排放和危害，已经采取了许多措施。例如，控制燃料的质量和使用：选择低含氮量的燃料、优化燃烧条件、使用清洁能源等；采用净化方法：例如选择性催化还原(scr)、选择性非催化还原(sncr)、吸附剂法等。

4、然而，还需要不断加强氮氧化物的监测和管理，这就涉及到对氮氧化物可靠、准确的测量。但是，现有的氮氧化物的测量装置难以实现高精度、连续实时地测量，并且存在维护成本高、生命周期短等缺点。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的技术问题，根据本发明的实施例提供了一种基于量子级联激光器的多测量模式的氮氧化物浓度测量系统及氮氧化物浓度测量方法。

2、根据本发明的实施例的一方面提供的氮氧化物浓度测量系统包括：测量主机、样气流通池、光电转化器、第一样气流入通道、第二样气流入通道以及样气转换炉；所述第一样气流入通道连通到所述样气流通池；所述第二样气流入通道连通到所述样气转换炉，所述样气转换炉连通到所述样气流通池；所述测量主机用于射出激光光束至所述样气流通池内；所述光电转换器用于接收从所述样品流通池射出的激光光束，且用于将接收的激光光束转换为相应的电信号，且用于将所述电信号发送至所述测量主机；所述测量主机还用于根据所述电信号确定所述样气流通池内的氮氧化物的浓度。

3、在上述一方面提供的氮氧化物浓度测量系统的一个示例中，所述样气转换炉用于将由所述第二样气流入通道流入的样气中的二氧化氮气体转换为一氧化氮气体。

4、在上述一方面提供的氮氧化物浓度测量系统的一个示例中，所述测量主机包括量子级联激光器以及处理器，所述样气流通池包括第一样气流通池和第二样气流通池，所述光电转换器包括第一光电转换器和第二光电转换器，所述氮氧化物浓度测量系统还包括第一激光分路器和第二激光分路器；其中，所述量子级联激光器用于射出激光光束；所述第一激光分路器用于将所述激光光束分路至所述第一样气流通池内，所述第一光电转换器用于接收从所述第一样品流通池射出的激光光束；所述第二激光分路器用于将所述激光光束分路至所述第二样气流通池内，所述第二光电转换器用于接收从所述第二样品流通池射出的激光光束；所述处理器用于根据所述第一光电转换器发送的电信号确定所述第一样气流通池内的氮氧化物的浓度，且用于根据所述第二光电转换器发送的电信号确定所述第二样气流通池内的氮氧化物的浓度。

5、在上述一方面提供的氮氧化物浓度测量系统的一个示例中，所述氮氧化物浓度测量系统还包括：第一准直透镜，设置于所述第一激光分路器和所述第一样气流通池之间，以用于将所述第一激光分路器分路至所述第一样气流通池内的激光光束转变成平行的准直激光光束；第一会聚透镜，设置于所述第一样气流通池和所述第一光电转换器之间，以用于将从所述第一样品流通池射出的激光光束会聚到所述第一光电转换器；第二准直透镜，设置于所述第二激光分路器和所述第二样气流通池之间，以用于将所述第二激光分路器分路至所述第二样气流通池内的激光光束转变成平行的准直激光光束；第二会聚透镜，设置于所述第二样气流通池和所述第二光电转换器之间，以用于将从所述第二样品流通池射出的激光光束会聚到所述第二光电转换器。

6、在上述一方面提供的氮氧化物浓度测量系统的一个示例中，所述氮氧化物浓度测量系统包括第一测量模式；其中，当所述氮氧化物浓度测量系统处于所述第一测量模式时，所述第一样气流入通道直接将样气通入所述第一样气流通池，从而获得样气中一氧化氮气体的浓度。

7、在上述一方面提供的氮氧化物浓度测量系统的一个示例中，所述氮氧化物浓度测量系统还包括第二测量模式；其中，当所述氮氧化物浓度测量系统处于所述第二测量模式时，所述第二样气流入通道将样气通入所述样气转换炉，所述样气转换炉将样气中的二氧化氮气体转换为一氧化氮气体，并将转换后的样气通入所述第二样气流通池，从而获得转换后的样气中一氧化氮气体的浓度。

8、在上述一方面提供的氮氧化物浓度测量系统的一个示例中，所述氮氧化物浓度测量系统还包括第三测量模式；其中，当所述氮氧化物浓度测量系统处于所述第三测量模式时，所述第一样气流入通道直接将样气通入所述第一样气流通池，从而获得样气中一氧化氮气体的浓度；所述第二样气流入通道将样气通入所述样气转换炉，所述样气转换炉将样气中的二氧化氮气体转换为一氧化氮气体，并将转换后的样气通入所述第二样气流通池，从而获得转换后的样气中一氧化氮气体的浓度；其中，根据样气中一氧化氮气体的浓度和转换后的样气中一氧化氮气体的浓度获得样气中二氧化氮气体的浓度。

9、根据本发明的实施例的另一方面提供的氮氧化物浓度测量方法由上述的氮氧化物浓度测量系统执行，所述氮氧化物浓度测量系统包括第一测量模式，其中，所述氮氧化物浓度测量方法：当所述氮氧化物浓度测量系统处于所述第一测量模式时，所述第一样气流入通道直接将样气通入所述第一样气流通池，所述量子级联激光器射出激光光束并通过所述第一激光分路器而分路至所述第一样气流通池内，所述第一光电转换器接收从所述第一样品流通池射出的激光光束，并将接收的激光光束转换为相应的电信号，所述处理器根据电信号确定样气中一氧化氮气体的浓度。

10、在上述另一方面提供的氮氧化物浓度测量方法的一个示例中，所述氮氧化物浓度测量系统还包括第二测量模式，其中，所述氮氧化物浓度测量方法：当所述氮氧化物浓度测量系统处于所述第二测量模式时，所述第二样气流入通道将样气通入所述样气转换炉，所述样气转换炉将样气中的二氧化氮气体转换为一氧化氮气体，并将转换后的样气通入所述第二样气流通池，所述量子级联激光器射出激光光束并通过所述第二激光分路器而分路至所述第二样气流通池内，所述第二光电转换器接收从所述第二样品流通池射出的激光光束，并将接收的激光光束转换为相应的电信号，所述处理器根据电信号确定转换后的样气中一氧化氮气体的浓度。

11、在上述另一方面提供的氮氧化物浓度测量方法的一个示例中，所述氮氧化物浓度测量系统还包括第三测量模式，其中，所述氮氧化物浓度测量方法：当所述氮氧化物浓度测量系统处于所述第三测量模式时，所述第一样气流入通道直接将样气通入所述第一样气流通池，所述量子级联激光器射出激光光束并通过所述第一激光分路器而分路至所述第一样气流通池内，所述第一光电转换器接收从所述第一样品流通池射出的激光光束，并将接收的激光光束转换为相应的电信号；同时，所述第二样气流入通道将样气通入所述样气转换炉，所述样气转换炉将样气中的二氧化氮气体转换为一氧化氮气体，并将转换后的样气通入所述第二样气流通池，所述量子级联激光器射出激光光束并通过所述第二激光分路器而分路至所述第二样气流通池内，所述第二光电转换器接收从所述第二样品流通池射出的激光光束，并将接收的激光光束转换为相应的电信号；所述处理器根据所述第一光电转换器发送的电信号和所述第二光电转换器发送的电信号来确定样气中二氧化氮气体的浓度。

12、有益效果：根据本发明的实施例的氮氧化物浓度测量系统和氮氧化物浓度测量方法，能够高精度地、连续实时地对不同氮氧化物的浓度进行测量，并且维护成本低，生命周期较长。