基于tdlas的痕量氣體濃度檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于氣體監測領域，特別是涉及一種痕量氣體濃度的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]痕量氣體是指體積濃度遠遠小于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、含量及其隨時間、空間的分布變化，無論在環境保護還是在工業過程的系統優化和安全生產等方面都具有十分重要的意義。
[0003]目前氣體監測有兩大類方法:化學分析法和光譜分析法，化學法主要有色譜分析法，質譜分析法以及色譜-質譜聯用分析法等，具有很高的靈敏度，測量結果的可信度高，但響應速度慢，無法在線應用。光譜法紅外吸收法、差分光學吸收光譜技術(D0AS)、差分吸收雷達技術(DIAL)、傅立葉變換紅外光譜技術(FTIR)、光聲光譜技術(PAS)和可調諧激光吸收光譜法技術(TDLAS)等。TDLAS相較其它幾種光譜法的優勢在于:TDLAS的優勢在于:(I)探測靈敏度高;一般可以達到ppm-ppt量級；(2)環境氣體干擾小；(3)測量速度快:幾秒；(4)可以在線應用。是近年來國內外研究熱點和主流方向。

【發明內容】

[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致，測量精度低，測量時間長，測量環境范圍窄的問題，本實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]為實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現:
[0006]基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，其特征在于，包括信號發生器、鎖相放大器、激光器驅動器、激光器底座、激光器、準直器、氣室、光學鏡片、聚焦器、探測器、數據采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、控制模塊，所述的信號發生器的輸出端分別與鎖相放大器、激光器驅動器相連接，激光驅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直器，準直器安裝在氣室的入射端口；在氣室內設有多個光學鏡片，激光經氣室內的光學鏡片多次折射后，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據采集卡的輸入端，溫度傳感器的探頭安裝在氣室內的中心位置，溫度傳感器的輸出信號連接至數據采集卡的輸入端，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據采集卡的輸入端，數據采集卡通過數據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的影響進行修正。
[0009]所述的基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，測量時間小于10s。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0011]本實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、快速響應分析、可進行溫度壓力修正以適應惡劣測量環境的優點，探測靈敏度可達ppm量級，測量時間小于I Os。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構圖。
[0013]圖中:101信號發生器、102鎖相放大器、103激光驅動器、104激光器底座、105激光器、106準直器、107氣室、108光學鏡片、109聚焦器、110探測器、111數據采集卡、112溫度傳感器、113壓力傳感器、114控制模塊、115氣栗、116流量計。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型的技術內容作進一步詳細描述。
[0015]基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，由信號發生器101、鎖相放大器102、激光器驅動器103、激光器底座104、激光器105、準直器106、氣室107、光學鏡片108、聚焦器109、紅外探測器110、數據采集卡111、溫度傳感器112、壓力傳感器113、控制模塊114、氣栗115、流量計116組成。信號發生器101的輸出信號線與鎖相放大器102以及激光驅動器103連接，激光驅動器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輸出光纖連接準直器106，準直器106安裝在氣室107入射端口，激光經氣室107內的光學鏡片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輸出端連接至數據采集卡111輸入端，溫度傳感器112的探頭安裝在氣室107內的中心位置，溫度傳感器112的輸出信號連接至數據采集卡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據采集卡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據采集卡111，數據采集卡111通過數據線連接控制模塊114。
[0016]本裝置的工作原理敘述如下:
[0017]本測量裝置進行氣體測量時，通過氣栗115與流量計116將待測氣體充入氣室107中，信號發生器101產生兩路信號，一路參考信號送至鎖相放大器102的參考端，一路調制信號送至激光驅動器103，調制激光器104的輸出；激光器104輸出的激光信號通過光纖傳輸，經準直器106準直后形成的準直光斑，在長光程氣室107內經光學鏡片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據采集卡111采集至控制模塊114中進行數據的處理和運算，同時溫度傳感器112和壓力傳感器113實時測量氣室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據采集卡111反饋至控制模塊114，控制模塊114對氣室107的環境溫度和壓力的變化引起的測量誤差進行修正，得出準確的濃度值。
[0018]本實施方式中氣室為長光程氣體吸收池，探測靈敏度可達ppm量級。本裝置可對溫度和壓力參數的影響進行修正，測量時間小于10s。
【主權項】
1.基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，其特征在于，包括信號發生器、鎖相放大器、激光器驅動器、激光器底座、激光器、準直器、氣室、光學鏡片、聚焦器、探測器、數據采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、控制模塊，所述的信號發生器的輸出端分別與鎖相放大器、激光器驅動器相連接，激光驅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直器，準直器安裝在氣室的入射端口；在氣室內設有多個光學鏡片，激光經氣室內的光學鏡片多次折射后，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據采集卡的輸入端，溫度傳感器的探頭安裝在氣室內的中心位置，溫度傳感器的輸出信號連接至數據采集卡的輸入端，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據采集卡的輸入端，數據采集卡通過數據線與控制模塊相連接。2.根據權利要求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】本實用新型涉及氣體監測領域的一種基于TDLAS的痕量氣體濃度檢測裝置，由信號發生器、鎖相放大器、激光驅動器、激光器、準直器、氣室、光學鏡片、聚焦器、探測器、數據采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器組成，所述的信號發生器分別與鎖相放大器、激光器驅動器相連接，激光驅動器分別與激光器及控制模塊相連接，在氣室內設有多個光學鏡片，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據采集卡的輸入端，溫度傳感器、壓力傳感器的輸出端連接至數據采集卡的輸入端，數據采集卡通過數據線與控制模塊相連接。本實用新型具有可消除背景氣體交叉干擾、高精度測量、快速響應分析、可進行溫度壓力修正以適應惡劣測量環境的優點。
【IPC分類】G01N21/39
【公開號】CN205374298
【申請號】CN201620040067
【發明人】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