大气SO2浓度分析仪的温度测控

　　0引言

　　研制的大气SO2浓度监测系统基于紫外荧光理论，包括气路、光路、电路3大部分。光源经过滤光器后，获得特定波长的激发光，进入设计的反应室，与大气中的SO2分子相互作用，激发出荧光。在反应室与探测器接口处加有滤光片，只让SO2的荧光信号通过，光子计数器将探测到的荧光信号转换为计数值，计数结果对应一定的浓度值，并显示出来。

　　l光子计数系统

　　光子计数系统由PMT、放大器、甄别器和计数器组成。由于大气中的so2浓度相对较低，产生的荧光光子数较少，是一种微弱光信号的探测，因此用光电倍增管(PMT)作为探测器。本系统采用的是集成型的PMT，如图2所示，其内部有集成高压电源、脉冲放大、整形电路。光电倍增管接收到S02分子产生的荧光光子，发出脉冲信号，经放大后送到门限甄别器，输出的信号脉冲经整形电路，输出下rL电平到计数器，得出与S02浓度相关的光子计数。

　　H6180一01集成型的PMT的光谱响应范围是240一60Onrn，并且在240nm以下的量子效率很低。由于S02荧光光谱从240~420nm，包括在其光谱响应范围之内。在25℃时，暗计数为10cPs，当温度由O℃变化到45℃时，暗计数则由4增加到33cPs，如图3所示。为减少温度变化导致的暗计数波动，必须配置温度控制系统，使其维持在一定温度范围内。

　　2系统的温度测控

　　2.1光子计数系统的降温方案

　　为了维持PMT的温度稳定，图2所示的集成光电倍增管放人设计的铜质腔体内，紧贴上表面贴有半导体制冷片、散热片和风扇，其他外侧面用隔热材料进行隔热，构成制冷室。在腔体内钻有一小孔，将温度传感器放在里面。

　　采用两片型号为TECI一12708半导体制冷片，尺寸是40mmX40mmX4mm，额定电流是SA，额定电压是12V，工作时一面制冷而一面发热，将冷面涂上导热硅胶，并排粘在铜质腔体顶端，热端抹上导热硅胶装上散热系统，固定好，如图4所示。在实际运用中，需配置适当的运行方案才能取得较好的效果。实验初期只采用了两块制冷片并排放置，效果不是很好;后来采用如图4所示的4块级联方案，1和3的冷端直接放在2和4的热端上，中间涂上硅胶，工作时使用5Vd.c.供电，取得了较好的效果。在环境温度为15℃时，光子计数头的温度可降至0℃，经过长时间实验，环境温度变化时，温度也能维持在5℃以下。从图3可以看出，这样的温度范围内，暗计数变化很小，在5个cps以内。

　　2.2光子计数系统的温度测量

　　由于该仪器监测时需长时间运转，因此有必要监测光子计数系统的当前温度。在这个系统中采用AD590型温度传感器，它是美国AD公司生产的专用集成型温度传感器，属于电流输出型，输出电流I与它所处的热力学温度T成如下线性关系: