[發(fā)明專利]氧氣濃度檢測(cè)儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910071512.6
• 申請(qǐng)日: 2009-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN101504366A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張治國(guó);婁秀濤;高寶烈·薩姆斯菲林;陳斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧氣濃度檢測(cè)儀，屬于氣體濃度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)氧氣濃度的精確和低成本測(cè)量在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)療和工業(yè)節(jié)能等領(lǐng)域都具有重要意義。針對(duì)不同的具體應(yīng)用對(duì)象，人們發(fā)展了各種不同種類的測(cè)氧儀，測(cè)量原理主要是基于固態(tài)電解法、順磁法、電化電池法、化學(xué)發(fā)光法等。然而以上這幾種技術(shù)都是接觸測(cè)量，在工業(yè)應(yīng)用中容易出現(xiàn)使探測(cè)裝置中毒現(xiàn)象，并且傳感探頭易受腐蝕，影響儀器的使用壽命，在使用過(guò)程中需要經(jīng)常校準(zhǔn)才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

相比之下，基于激光光譜技術(shù)的氧氣測(cè)量?jī)x具有非接觸、響應(yīng)速度快、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。尤其是基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)的測(cè)氧儀器更是具有高靈敏、低能耗、小型化的優(yōu)點(diǎn)。但是TDLAS技術(shù)的缺點(diǎn)是：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的測(cè)量，對(duì)光源的單模輸出具有很高的要求，通常的TDLAS系統(tǒng)必須使用單模二極管激光器才能滿足這種輸出的要求，而單模二極管激光器的工藝復(fù)雜性導(dǎo)致它的成本很高。此外，單模二極管激光器的輸出波長(zhǎng)對(duì)工作溫度變化十分敏感，必須采用嚴(yán)格的溫控設(shè)施，這提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性，并且即使這樣也難以保證儀器在復(fù)雜多變的工業(yè)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定測(cè)量，因此限制了基于TDLAS技術(shù)的測(cè)氧儀的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有基于光譜技術(shù)的測(cè)氧儀使用單模二極管激光器成本高、輸出波長(zhǎng)對(duì)溫度變化敏感的問(wèn)題，提供了一種采用可調(diào)諧多模二極管激光器的氧氣濃度檢測(cè)儀，它利用空氣中的氧氣作為參考?xì)怏w，實(shí)現(xiàn)對(duì)氧氣濃度的檢測(cè)。

本發(fā)明由信號(hào)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器、可調(diào)諧多模二極管激光器、準(zhǔn)直透鏡、分光鏡、樣品池、第一聚焦透鏡、第一光電探測(cè)器、反射鏡組、第二聚焦透鏡、第二光電探測(cè)器、A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)組成，信號(hào)發(fā)生器的一個(gè)輸出端連接驅(qū)動(dòng)器的輸入端，驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接可調(diào)諧多模二極管激光器的輸入端，可調(diào)諧多模二極管激光器的輸出光入射到準(zhǔn)直透鏡內(nèi)，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡透射得到平行光，所述平行光經(jīng)分光鏡分成透射光和反射光，所述透射光經(jīng)過(guò)樣品池后入射到第一聚焦透鏡，經(jīng)第一聚焦透鏡聚焦后入射到第一光電探測(cè)器的光信號(hào)輸入端，所述反射光經(jīng)反射鏡組反射后入射到第二聚焦透鏡，經(jīng)第二聚焦透鏡聚焦后入射到第二光電探測(cè)器的光信號(hào)輸入端，信號(hào)發(fā)生器的另一個(gè)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的第一輸入端，第一光電探測(cè)器的電信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的第二輸入端，第二光電探測(cè)器的電信號(hào)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的第三輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接計(jì)算機(jī)的輸入端，樣品池中的介質(zhì)是待測(cè)氧氣氣體，可調(diào)諧多模二極管激光器的中心波長(zhǎng)為760nm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在監(jiān)測(cè)儀器處于復(fù)雜多變環(huán)境的情況下對(duì)氧氣濃度的精確檢測(cè)。在具備TDLAS技術(shù)高靈敏、高選擇、快速響應(yīng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的760nm可調(diào)諧多模二極管激光器作為光源，多模二極管激光器的成本僅為同類單模二極管激光器的十分之一，大大降低了測(cè)量裝置的成本；通過(guò)引入關(guān)聯(lián)光譜技術(shù)利用空氣中的氧氣做適時(shí)關(guān)聯(lián)校準(zhǔn)，對(duì)激光輸出波長(zhǎng)的穩(wěn)定性要求大大降低，測(cè)量結(jié)果對(duì)環(huán)境溫度變化不再敏感，提高了長(zhǎng)期測(cè)量的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由信號(hào)發(fā)生器1、驅(qū)動(dòng)器2、可調(diào)諧多模二極管激光器3、準(zhǔn)直透鏡4、分光鏡5、樣品池6、第一聚焦透鏡7、第一光電探測(cè)器8、反射鏡組9、第二聚焦透鏡10、第二光電探測(cè)器11、A/D轉(zhuǎn)換器12和計(jì)算機(jī)13組成，信號(hào)發(fā)生器1的一個(gè)輸出端連接驅(qū)動(dòng)器2的輸入端，驅(qū)動(dòng)器2的輸出端連接可調(diào)諧多模二極管激光器3的輸入端，可調(diào)諧多模二極管激光器3的輸出光入射到準(zhǔn)直透鏡4內(nèi)，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡4透射得到平行光，所述平行光經(jīng)分光鏡5分成透射光和反射光，所述透射光經(jīng)過(guò)樣品池6后入射到第一聚焦透鏡7，經(jīng)第一聚焦透鏡7聚焦后入射到第一光電探測(cè)器8的光信號(hào)輸入端，所述反射光經(jīng)反射鏡組9反射后入射到第?二聚焦透鏡10，經(jīng)第二聚焦透鏡10聚焦后入射到第二光電探測(cè)器11的光信號(hào)輸入端，信號(hào)發(fā)生器1的另一個(gè)輸出端、第一光電探測(cè)器8和第二光電探測(cè)器11的電信號(hào)輸出端分別連接A/D轉(zhuǎn)換器12的一個(gè)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器12的輸出端連接計(jì)算機(jī)13的輸入端，樣品池6中的介質(zhì)是待測(cè)氧氣氣體，可調(diào)諧多模二極管激光器3的中心波長(zhǎng)為760nm。

可調(diào)諧多模二極管激光器3的波長(zhǎng)為760nm-765nm可調(diào)。