[發(fā)明專利]SF6氣體測量裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610068574.8
• 申請日: 2006-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN101131348A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮俊博;李宏景;殷衍剛
• 申請（專利權(quán)）人: 淄博惠杰電氣技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17
• 代理公司: 淄博科信專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 孫愛華

技術(shù)領(lǐng)域

SF6氣體測量裝置，屬于電力及環(huán)保領(lǐng)域氣體含量測量設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的氣體測量方法是采用NDIR法進(jìn)行分析，根據(jù)某一特定氣體對某段紅外波長的吸收特性原理來測量氣體的濃度。這種測量方法具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、當(dāng)紅外光通過待測氣體時(shí)，這些氣體分子對特定波長的紅外光有吸收，其吸收關(guān)系服從朗伯--比爾(Lambert-Beer)吸收定律；

2、光強(qiáng)在氣體介質(zhì)中隨濃度c及厚度L按指數(shù)規(guī)律衰減。吸收系數(shù)取決于氣體特性，各種氣體的吸收系數(shù)μ互不相同。對同一氣體，μ則隨入射波長而變。

3、為了分析特定組分，應(yīng)該在傳感器或紅外光源前安裝一個(gè)適合分析氣體吸收波長的窄帶濾光片，或使用窄帶光源，使傳感器的信號(hào)變化只反映被測氣體濃度變化。

傳統(tǒng)NDIR氣體測量的工作原理為：被測氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入氣室，從出氣口出(對于彌漫式測量，被測氣體也可從進(jìn)出氣口，擴(kuò)散進(jìn)氣室)窄帶光源透過氣室中的被測氣體照射到檢測濾光片和背景濾光片上，濾光片只讓特定波長的紅外光通過并對檢測傳感器和背景傳感器起作用，加背景傳感器的作用是消除背景光和環(huán)境溫度對測量的影響。檢測濾光片和背景濾光片的中心波長不同。濾波及預(yù)處理模塊對檢測傳感器和背景傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入微處理器，用檢測傳感器的信號(hào)減去背景傳感器的信號(hào)即為被測氣體的濃度。微處理器再對該值進(jìn)行溫度及線性化等補(bǔ)償，通過輸出將測量結(jié)果送出和顯示。存在的主要問題是SF6氣體因其吸收光譜的中心波長為10.6um，此中心波長的窄帶濾光片的價(jià)格較高，10.6um的窄帶光源價(jià)格也很高，不適用民用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種價(jià)格低、檢測效果好、適用民用的SF6氣體測量裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該SF6氣體測量裝置，包括：出氣口、進(jìn)氣口、檢測濾光片、檢測傳感器、背景傳感器、背景濾光片、氣室、光源、微處理器、A/D轉(zhuǎn)換、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、濾波及預(yù)處理，光源與微處理器相連，微處理器與A/D轉(zhuǎn)換、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、濾波及預(yù)處理相連，濾波及預(yù)處理與檢測傳感器、背景傳感器相連，微處理器與通信輸出相連，其特征在于：背景傳感器、檢測傳感器特性相同/接近，背景傳感器和背景濾光片到光源的距離比檢測傳感器和檢測濾光片近，兩傳感器光學(xué)濾光片的中心波長CWL、半波帶寬、HPB相同/接近。

檢測濾光片、背景濾光片采用寬帶光學(xué)濾波片。

寬帶光學(xué)濾波片波長帶寬為5-14um。

光源到背景濾光片的距離1，比光源到檢測濾光片的距離L的比值通常取值為0.1～0.9。

背景傳感器和檢測傳感器為紅外敏感的傳感器。

光源采用窄帶光源或?qū)拵Ч庠础?/p>

進(jìn)氣口和出氣口連接氣泵或氣室壁上分布設(shè)置多個(gè)小孔。連接氣泵主要加快進(jìn)入和離開氣室的速度。氣室壁上分布設(shè)置多個(gè)進(jìn)出氣小孔，適合于氣體彌漫方式進(jìn)出氣。

工作原理是：

檢測傳感器、背景傳感器采用兩個(gè)完全相同或相近的具有特定帶通濾波特性的對紅外敏感的傳感器件。檢測傳感器、背景傳感器上的光學(xué)濾光片的半波帶寬HPB和中心波長CWL分別相同或接近；故對進(jìn)入氣室待測氣體具有相同或相近的吸收特性。因?yàn)楸尘皞鞲衅骱捅尘盀V光片到光源的距離比檢測傳感器和檢測濾光片近，造成檢測傳感器和背景傳感器所接收到光源發(fā)出的光的光程不同。由于氣體厚度L不同，造成兩個(gè)傳感器的輸出信號(hào)不相同，存在一個(gè)與被測氣體濃度相關(guān)的差值V。通過后續(xù)電路對這個(gè)差值進(jìn)行檢測分析，即可得到被測氣體的濃度信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明SF6氣體測量裝置所具有的有益效果是：檢測傳感器、背景傳感器采用兩個(gè)完全相同或相近的具有特定帶通濾波特性的對紅外敏感的傳感器件。背景傳感器和背景濾光片到光源的距離比檢測傳感器和檢測濾光片近，兩傳感器光學(xué)濾光片的中心波長CWL、半波帶寬、HPB相同/接近。光源采用窄帶光源或?qū)拵Ч庠础Ｒ虼耍谂c現(xiàn)有技術(shù)相同的檢測效果情況下，不需采用中心波長為10.6um的價(jià)格昂貴的窄帶濾光片和10.6um的窄帶光源，大大降低了成本，增加了實(shí)用性，適用于民用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明SF6氣體測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-4是氣體測量裝置的電路原理圖。

圖1-4本發(fā)明SF6氣體測量裝置的最佳實(shí)施例：