臭氧测试

一种通过测量臭氧浓度来评估其存在量和评估材料耐候性能的方法

臭氧测试是一种通过测量臭氧浓度来评估其存在量和评估材料耐候性能的方法。

简介

1.1臭氧测试原理

我们知道地球大气层上有一层臭氧层，科学家们已经发现臭氧层能吸收紫外线，研究表明臭氧仅对波长253.7nm的紫外线具有最大吸收系数，在此波长下紫外线通过臭氧会产生衰减，符合兰波特——比尔定律。该方法已被美国等国家作为臭氧标准分析方法。该臭氧检测仪就是采用紫外线吸收法的原理，用稳定的紫外灯光源产生紫外线，用光波过滤器过滤掉其它波长紫外光，只允许波长253.7nm通过。经过样品光电传感器，再经过臭氧吸收池后，到达采样光电传感器。通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，再经过数学模型的计算，就能得出臭氧浓度大小。

1.2臭氧测试

浓度数学计算模型

臭氧浓度数学模型（如公式一）是根据Lambert and Beer定律推出的。

在这个臭氧浓度计算公式中，只要知道样品电流、采样电流和臭氧吸收池距离，那么我们就可以计算出臭氧浓度大小。由于，臭氧吸收池的距离的限制，最大臭氧浓度只能测到300 O3 g/m。

1.3臭氧测试来电路原理的实现

基本电路由电源部分、紫外灯控制、紫外光线样品检测、紫外光线采样检测，对数放大器Log100、模拟输出及显示六大部分组成。

臭氧测试电路核心部分就是用对数放大器Log100来实现臭氧浓度数学模型。LOG100是 14引脚可以对两个电流或电压之比进行对数运算的集成电路，该放大器输出电流动态范围宽，可以在1nA到 1mA之间变化。输出误差范围不超过0.1%。基本接线，输出公式： Vout =VT×ln I0/I (注释：VT---常数；Vout---输出电压)。

臭氧测试来电源部分主要是产生紫外灯需要的高压电源，同时产生电路板上需要的+15V直流电。紫外灯灯控部分主要是控制紫外灯灯电流在恒定允许范围之内，过高、过低可以自动调节，如果调不了说明紫外灯寿命到了，面板上有一个红灯变亮，提示你应该更换新的紫外灯了。标准紫外光检测和采样紫外光检测部分也是较关键部分，.光电传感器把紫外线的光信号转换为电压信号，然后经两次运算放大器进行信号整理放大，送给LOG100进行计算处理后，显示输出。模拟输出0~20mA与臭氧浓度大小是成线性关系的。

2．臭氧测试

基本结构

检测仪主要由低压紫外灯，光波过滤器、入射紫外光反射器、臭氧吸收池、样品光电传感器、采样光电传感器、输出显示、电路部件构成。

3．臭氧测试主要技术指标

3.1 可显示单位：O3 g/m ，mg/ m ；ppm

3.2 测量范围：0~10 O3 g/m , 0~100 O3 g/m , 0~200 O3 g/m

3.3 检测极限：10 ppb

3.4 显示精确度：读数的 +1 %

3.5 输入电源：AC110 V/ AC220 V 50~60 HZ

3.6 模拟输出：0/4~20 mA

4．仪器校准方法

4.1 校准仪器校准

采用德国安思罗斯公司GM—PRO标准臭氧检测仪对已生产的臭氧检测仪进行分布选取10个测试点对比，误差范围控制在+1 %以内为合格。

4.2臭氧测试化学滴定法

国际公认化学方法即碘化钾、硫代硫酸钠滴定法来检测臭氧浓度。我们也分布选取10个测试点，然后用臭氧检测仪与化学滴定法测试的10个点进行对比，误差范围控制在 +1%以内。碘化钾滴定法原理是用强氧化剂臭氧与碘化钾反应,使碘游离出来到水里，水就会变为茶色。（反应式： O3+2KI+H2O O2+I2+KOH）利用硫代硫酸钠标准液滴定，使游离碘变为碘化钠，反应终点为水完全褪色。（反应式：I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6）

臭氧测试臭氧浓度：C= (Ana×B×2400) / V0 单位 (mg/l)

（注释：Ana----硫代硫酸钠标准溶液用量ml ； B---硫代硫酸钠标准溶液浓度mol/l；V0-----臭氧氧化其他取样体积ml）

5．臭氧测试

臭氧测试结论

本文研制的臭氧浓度检测仪采用了紫外线吸收法，单点光源、双光路检测、体积小、精确度高、稳定性好、可以连续工作；其测量范围宽，最大测量范围300 O3 g/m。另外，该检测仪还具有0/4—20 mA模拟输出，可以与臭氧发生器，PID调节器组成臭氧闭环自动控制系统。

参考文献：

1．《HANDBOOK OF OZONE TECHNOLOGY AND APPLICATIONS》RICE，RIPG，NETZER ANN ARBIR SCIENCE，1982

2．《国外臭氧技术及应用手册》德国安思罗斯公司，王卫，1991

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