基于tdlas的痕量氣體濃度檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于氣體監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種痕量氣體濃度的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]痕量氣體是指體積濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于I%的氣體，如大氣中的碳氧、氮氧、硫氧的化合物等，其含量在ppm-ppb量級范圍，精確測量這些痕量氣體的組分、含量及其隨時(shí)間、空間的分布變化，無論在環(huán)境保護(hù)還是在工業(yè)過程的系統(tǒng)優(yōu)化和安全生產(chǎn)等方面都具有十分重要的意義。
[0003]目前氣體監(jiān)測有兩大類方法:化學(xué)分析法和光譜分析法，化學(xué)法主要有色譜分析法，質(zhì)譜分析法以及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法等，具有很高的靈敏度，測量結(jié)果的可信度高，但響應(yīng)速度慢，無法在線應(yīng)用。光譜法紅外吸收法、差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(D0AS)、差分吸收雷達(dá)技術(shù)(DIAL)、傅立葉變換紅外光譜技術(shù)(FTIR)、光聲光譜技術(shù)(PAS)和可調(diào)諧激光吸收光譜法技術(shù)(TDLAS)等。TDLAS相較其它幾種光譜法的優(yōu)勢在于:TDLAS的優(yōu)勢在于:(I)探測靈敏度高;一般可以達(dá)到ppm-ppt量級；(2)環(huán)境氣體干擾??；(3)測量速度快:幾秒；(4)可以在線應(yīng)用。是近年來國內(nèi)外研究熱點(diǎn)和主流方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決目前氣體測量裝置的被測氣體受背景氣體交叉干擾導(dǎo)致，測量精度低，測量時(shí)間長，測量環(huán)境范圍窄的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于TDLAS的宏量氣體濃度檢測裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，其特征在于，包括信號發(fā)生器、鎖相放大器、激光器驅(qū)動器、激光器底座、激光器、準(zhǔn)直器、氣室、光學(xué)鏡片、聚焦器、探測器、數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、控制模塊，所述的信號發(fā)生器的輸出端分別與鎖相放大器、激光器驅(qū)動器相連接，激光驅(qū)動器分別與激光器及控制模塊相連接，激光器安裝在激光器底座上，激光器輸出光纖連接準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器安裝在氣室的入射端口；在氣室內(nèi)設(shè)有多個(gè)光學(xué)鏡片，激光經(jīng)氣室內(nèi)的光學(xué)鏡片多次折射后，從出射端口射出；所述的氣室出射端口安裝聚焦器，聚焦器連接探測器，聚焦后的激光由探測器接收，探測器輸出信號線連接鎖相放大器，鎖相放大器輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，溫度傳感器的探頭安裝在氣室內(nèi)的中心位置，溫度傳感器的輸出信號連接至數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，壓力傳感器的輸入端與氣室出氣口連接，壓力傳感器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡通過數(shù)據(jù)線與控制豐吳塊相連接。
[0007]所述的氣室為長光程氣體吸收池，探測靈敏度可達(dá)ppm量級。
[0008]所述的基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，可對溫度和壓力參數(shù)的影響進(jìn)行修正。
[0009]所述的基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，測量時(shí)間小于10s。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]本實(shí)用新型痕量氣體濃度的檢測裝置，具有可消除背景氣體交叉干擾、高精度測量、快速響應(yīng)分析、可進(jìn)行溫度壓力修正以適應(yīng)惡劣測量環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，探測靈敏度可達(dá)ppm量級，測量時(shí)間小于I Os。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖中:101信號發(fā)生器、102鎖相放大器、103激光驅(qū)動器、104激光器底座、105激光器、106準(zhǔn)直器、107氣室、108光學(xué)鏡片、109聚焦器、110探測器、111數(shù)據(jù)采集卡、112溫度傳感器、113壓力傳感器、114控制模塊、115氣栗、116流量計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，由信號發(fā)生器101、鎖相放大器102、激光器驅(qū)動器103、激光器底座104、激光器105、準(zhǔn)直器106、氣室107、光學(xué)鏡片108、聚焦器109、紅外探測器110、數(shù)據(jù)采集卡111、溫度傳感器112、壓力傳感器113、控制模塊114、氣栗115、流量計(jì)116組成。信號發(fā)生器101的輸出信號線與鎖相放大器102以及激光驅(qū)動器103連接，激光驅(qū)動器103與激光器105以及控制模塊114連接，激光器105安裝在激光器底座104上，激光器105輸出光纖連接準(zhǔn)直器106，準(zhǔn)直器106安裝在氣室107入射端口，激光經(jīng)氣室107內(nèi)的光學(xué)鏡片108多次折射后，從出射端口射出，出射端口安裝聚焦器109，聚焦后的激光由探測器110接收，探測器110輸出信號線連接鎖相放大器102，鎖相放大器102輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡111輸入端，溫度傳感器112的探頭安裝在氣室107內(nèi)的中心位置，溫度傳感器112的輸出信號連接至數(shù)據(jù)采集卡111，壓力傳感器113的輸入與氣室107的出氣口連接，壓力傳感器113的輸出信號線連接至數(shù)據(jù)采集卡111，氣栗115的輸出端與氣室107連接，氣栗115的輸入信號線連接至數(shù)據(jù)采集卡111，數(shù)據(jù)采集卡111通過數(shù)據(jù)線連接控制模塊114。
[0016]本裝置的工作原理敘述如下:
[0017]本測量裝置進(jìn)行氣體測量時(shí)，通過氣栗115與流量計(jì)116將待測氣體充入氣室107中，信號發(fā)生器101產(chǎn)生兩路信號，一路參考信號送至鎖相放大器102的參考端，一路調(diào)制信號送至激光驅(qū)動器103，調(diào)制激光器104的輸出；激光器104輸出的激光信號通過光纖傳輸，經(jīng)準(zhǔn)直器106準(zhǔn)直后形成的準(zhǔn)直光斑，在長光程氣室107內(nèi)經(jīng)光學(xué)鏡片108來回多次反射后，由聚焦器109匯聚于探測器110上;探測器110輸出的信號輸入到鎖相放大器102的信號端，鎖相放大器102獲得的諧波信號通過數(shù)據(jù)采集卡111采集至控制模塊114中進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算，同時(shí)溫度傳感器112和壓力傳感器113實(shí)時(shí)測量氣室107的溫度和壓力，溫度傳感器112和壓力傳感器113將測量的信號通過數(shù)據(jù)采集卡111反饋至控制模塊114，控制模塊114對氣室107的環(huán)境溫度和壓力的變化引起的測量誤差進(jìn)行修正，得出準(zhǔn)確的濃度值。
[0018]本實(shí)施方式中氣室為長光程氣體吸收池，探測靈敏度可達(dá)ppm量級。本裝置可對溫度和壓力參數(shù)的影響進(jìn)行修正，測量時(shí)間小于10s。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，其特征在于，包括信號發(fā)生器、鎖相放大器、激光器驅(qū)動器、激光器底座、激光器、準(zhǔn)直器、氣室、光學(xué)鏡片、聚焦器、探測器、數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、控制模塊，所述的信號發(fā)生器的輸出端分別與鎖相放大器、激光器驅(qū)動器相連接，激光驅(qū)動器分別與激光器及控制模塊相連接，激光器安裝在激光器底座上，激光器輸出光纖連接準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器安裝在氣室的入射端口；在氣室內(nèi)設(shè)有多個(gè)光學(xué)鏡片，激光經(jīng)氣室內(nèi)的光學(xué)鏡片多次折射后，從出射端口射出;所述的氣室出射端口安裝聚焦器，聚焦器連接探測器，聚焦后的激光由探測器接收，探測器輸出信號線連接鎖相放大器，鎖相放大器輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，溫度傳感器的探頭安裝在氣室內(nèi)的中心位置，溫度傳感器的輸出信號連接至數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，壓力傳感器的輸入端與氣室出氣口連接，壓力傳感器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡通過數(shù)據(jù)線與控制模塊相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，其特征在于，所述的氣室為長光程氣體吸收池。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及氣體監(jiān)測領(lǐng)域的一種基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，由信號發(fā)生器、鎖相放大器、激光驅(qū)動器、激光器、準(zhǔn)直器、氣室、光學(xué)鏡片、聚焦器、探測器、數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器組成，所述的信號發(fā)生器分別與鎖相放大器、激光器驅(qū)動器相連接，激光驅(qū)動器分別與激光器及控制模塊相連接，在氣室內(nèi)設(shè)有多個(gè)光學(xué)鏡片，探測器輸出信號線連接鎖相放大器，鎖相放大器輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，溫度傳感器、壓力傳感器的輸出端連接至數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡通過數(shù)據(jù)線與控制模塊相連接。本實(shí)用新型具有可消除背景氣體交叉干擾、高精度測量、快速響應(yīng)分析、可進(jìn)行溫度壓力修正以適應(yīng)惡劣測量環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01N21/39
【公開號】CN205374298
【申請?zhí)枴緾N201620040067
【發(fā)明人】羅淑芹, 戴景民, 萬福治, 李 昊, 李釗, 馬穎
【申請人】鞍山哈工激光科技有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月15日