[發明專利]氣體計量監測裝置和監測方法

無效

• 申請號: 201010241720.9
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN101915740A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 周欣
• 申請（專利權）人: 北京大方科技有限責任公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/35
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域：

本發明涉及環境監測領域，尤其涉及一種氣體計量監測裝置和監測方法。

背景技術：

在《京都議定書》議定的CDM(Clean?Development?Mechanism，清潔發展機制)下，發達國家可以在發展中國家投資，以低于國內成本的方式獲得溫室減排量，既可以實現發達國家在《京都議定書》中承諾的減排目標，又有利于促進發展中國家的社會經濟可持續發展。CDM項目的數據計量準確性至關重要，特別是與溫室氣體(甲烷、二氧化碳等)相關的氣體的計量監測，是CDM項目質量保證的關鍵。所有的CDM項目必須按照制定的監測計劃，進行事后監測，并要經過相關核查和核證后，聯合國執行理事會才簽發項目產生的核證減排量，因此，氣體計量監測結果是體現CDM項目運行效果的最重要一個因素。

現有技術中通常采用紅外光譜技術來實現對氣體的計量監測，其基本原理是當紅外光通過待測氣體時，這些氣體分子對特定波長的紅外光有吸收作用，其吸收關系服從朗伯--比爾(Lambert-Beer)吸收定律，即某些氣體對紅外光進行有選擇性吸收，其吸收強度變化取決于被測氣體的濃度。基于紅外光譜技術的裝置通常采用鎢絲或鎳鉻絲等發光元件作為光源，并用帶通干涉濾光片對監測器的接收波長加以選擇，并根據監測器的接收波長等計量監測待測氣體中某種成分的濃度等參數。

通過對現有技術的研究，發明人發現，這種采用紅外光譜技術的氣體計量監測方案中，因紅外線易受到樣品氣體中水蒸氣、粉塵等其它因素的干擾，造成了計量監測的精確度較低。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種氣體計量監測的裝置和監測方法，以在對待測氣體進行計量監測時，減小水蒸氣、粉塵和二氧化碳等其它因素的干擾，提高待測氣體計量監測的精確度。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種氣體計量監測裝置，包括：激光器、信號探測器、激光器控制模塊、信號處理模塊、數據分析模塊和樣品室；

所述激光器控制模塊連接到所述激光器，用于驅動所述激光器向所述樣品室中的樣品氣體發射特定波長的激光；

所述信號探測器，用于獲取通過所述樣品室中樣品氣體的透射信號，并將所述透射信號發送到所述信號處理模塊；

所述信號處理模塊，用于將所述透射信號轉換為待測氣體吸收光譜；

所述數據分析模塊，用于分析所述待測氣體吸收光譜，得到待測氣體的信息。

優選的，所述信號處理模塊包括：

信號放大單元，用于放大所述信號探測器獲取到的透射信號；

信號解調單元，用于解調放大后的透射信號，得到待測氣體吸收光譜。

優選的，所述裝置還包括：

鎖相放大電路，用于從待測氣體吸收光譜中獲取倍頻信號曲線；

所述數據分析模塊通過分析所述倍頻信號的峰值得到待測氣體的信息。

優選的，所述裝置還包括：

顯示模塊，連接到所述數據分析模塊，用于顯示監測到的待測氣體的信息。

優選的，所述樣品室為單一樣品室或多次反射樣品室。

優選的，所述激光器為半導體分布反饋式激光器或半導體垂直腔面發射激光器。

優選的，所述激光控制模塊包括：

溫度控制單元，連接到所述激光器，用于控制所述激光器的工作溫度；

電流控制單元，連接到所述激光器，用于調制通過所述激光器的電流。

優選的，當待測氣體為甲烷時，所述特定波長為：

1310nm～1345nm、1630～1700nm、2150nm～2450nm或3130nm～3500nm區域中的任意波長。

優選的，當待測氣體為二氧化碳時，所述特定波長為：

1430nm～1450nm、1565nm～1620nm、1950～1980nm、1995nm～2100nm或2665nm～2850nm區域中的任意波長。

相應于上述氣體計量監測裝置，本發明還提供了一種氣體計量監測方法，包括：

向樣品室發射出特定激光束；

接收通過所述樣品室中樣品氣體的透射信號；

將所述透射信號轉換為待測氣體吸收光譜；

分析所述待測氣體吸收光譜得到待測氣體的信息。

優選的，將所述透射信號轉換為待測氣體吸收光譜，包括：

將所述透射信號由光信號轉換為電信號；

放大所述透射信號，并解調放大后的透射信號，得到待測氣體吸收光譜。

本發明還提供了另一種氣體計量監測方法，包括：

將低頻鋸齒波和高頻正弦波疊加后驅動激光器向樣品室發射特定激光束；