为了解决国内传统的SO2检测仪存在气室的荧光检测区域荧光强度低、进而导致仪器监测精度低的问题, 设计了新的激发光光路结构。在该光路结构中, 点光源通过平凸透镜准直, 利用一窄缝消除竖直方向上的远轴光线, 通过一双凸透镜汇聚到气室荧光采集区域的中心, 并利用光阑减小杂散光的干扰。采用射线追踪算法作为严格矢量分析的工具, 对设计的光路进行仿真分析。结果表明, 优化后的光路使得激发光的能量损失降到了10%, 且弥散斑也大为减小; 用该光路与传统结构的光路进行实验对比, 其示值误差由0.34%满量程变为0.18%满量程, 质量浓度为100μg/L时的精密度由1.13μg/L变为0.53μg/L, 质量浓度为400μg/L时的精密度由2.26μg/L变为1.1μg/L, 两项指标均得到了提高。所设计的激发光光路结构能够有效解决传统光路的不足之处。

为了解决国内传统二氧化硫检测仪在光路上存在荧光数量少、采集精确度低等问题,提出了一种改进的光路系统。点光源通过透镜进行平行准直及会聚,利用窄缝减弱杂散光的干扰,改善了传统光路结构上光会聚效果差的缺陷,提升了检测精度。运用Zemax对新光路和传统光路进行仿真,通过对比点列图、探测视图得出新光路的方均根半径减小到35.439 μm,几何最大半径减小到50.194 μm,气体与光源接触区域的光强提高。对其进行实验检测,数据表明改进后的光路系统的二氧化硫浓度示值误差由传统仪器的2%缩减为1%,提高了检测精度。新研制的光路系统能有效解决上述问题,适用于二氧化硫检测仪的设计。

为了研究背景气体的种类及浓度对紫外荧光法SO₂ 自动监测仪不确定度的影响,在重复性条件下分别测量了H2S,NO,CO,CO2 4 种常见背景气体浓度在仪器量程达到20%,40%,80%时监测仪的示值误差。采用直接评定法对背景气体引起的不确定度分量、标准不确定度进行了评定。实验结果表明,H2S 和NO 两种气体引入的不确定度是背景气体中影响测量不确定度的主要因素,且在其他测量条件不变的条件下,SO₂ 自动监测仪的测量不确定度随着背景气体浓度的增加而增大,并对该实验结果产生的原因进行了分析。在利用紫外荧光法在线监测SO₂ 气体浓度时,应根据背景气体的实际情况对SO₂ 自动监测仪的示值浓度进行实时补偿计算,能够有效提高SO₂ 自动监测仪在线测量的测量精度。