[發(fā)明專利]用于以減小的壓力相關(guān)性檢測氣體濃度的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210133858.6
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102768197B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A.威特曼;S.曼策內(nèi)德;R.普羅塔西奧;M.施圖德;T.黑斯勒
• 申請（專利權(quán)）人: 阿克塞特里斯股份公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 謝攀,王忠忠

1.一種使用可調(diào)諧激光源和光檢測器來檢測目標(biāo)氣體的濃度的方法，所述激光源由dc電流和ac電流驅(qū)動并且所述光檢測器與包括鎖定放大器和具有程序的微處理器的電控制單元耦合，其中ac電流源包括其中調(diào)制幅度能夠被所述電控制單元調(diào)整的函數(shù)發(fā)生器，所述方法包括：

- 由激光源發(fā)射波長調(diào)制光，其中，所發(fā)射的波長范圍覆蓋所述目標(biāo)氣體的至少一個吸收線；

- 在光已經(jīng)經(jīng)過所述目標(biāo)氣體之后，在氣體混合物的各種壓力下檢測光的信號；以及

- 在波長調(diào)制的基本或諧波頻率下對檢測器信號進(jìn)行解調(diào)，并提取濃度當(dāng)量信號；

其中，使用調(diào)制頻率f的測量頻率nf，n是正整數(shù)，

其特征在于以下附加步驟：

- 根據(jù)波長調(diào)制幅度，確定所述濃度當(dāng)量信號的最低壓力相關(guān)性的點；以及

- 針對為后續(xù)的氣體濃度測量所選擇的壓力范圍，將波長調(diào)制幅度的工作點調(diào)整至所確定的最低壓力相關(guān)性的點，

其中，所述方法還包括在最大靈敏度與最小壓力相關(guān)性之間改變激光的波長調(diào)制幅度，以及

其中，所確定的最低壓力相關(guān)性的點對應(yīng)于所述濃度當(dāng)量信號在允許的壓力上具有最小偏差的調(diào)制幅度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在第一設(shè)備中測量最小壓力相關(guān)性的點，以及然后在測量一種或多種氣體的混合物的其他設(shè)備上應(yīng)用所述最小壓力相關(guān)性的點。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述最小壓力相關(guān)性的點是通過基于數(shù)據(jù)庫或文獻(xiàn)中的實驗數(shù)據(jù)的模擬而不是直接測量的值來找到的。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于：使用電子控制單元來控制光源并處理光檢測器的測量信號，其中，控制單元包括微處理器，所述微處理器用于調(diào)整波長調(diào)制幅度并用于計算所述目標(biāo)氣體的濃度水平。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：通過單個dc值或者通過算術(shù)組合的多個dc值中的兩個來歸一化經(jīng)解調(diào)的信號，其中，一個或多個dc值能夠是鎖定操作之前或之后的一個或多個dc值。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：通過與控制單元相連接的溫度傳感器，影響針對最低壓力相關(guān)性的波長調(diào)制幅度的工作點。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：將針對不同壓力范圍的工作點存儲在電子控制單元的數(shù)據(jù)存儲器中，并在考慮到所估計或測量的氣體濃度的情況下重新調(diào)用特定范圍。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法適用于與第一氣體種類交叉干擾的其他氣體種類。

9.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1或后續(xù)方法權(quán)利要求之一的方法檢測目標(biāo)氣體的濃度的設(shè)備，所述設(shè)備包括：

- 適于通過激光源以基本上與所述目標(biāo)氣體的至少一個吸收線相等的波長發(fā)射波長調(diào)制光的裝置；

- 適于在光已經(jīng)經(jīng)過所述目標(biāo)氣體之后在所述目標(biāo)氣體的多個壓力下檢測光的強(qiáng)度的裝置；

- 適于在目標(biāo)氣體后檢測波長調(diào)制光的強(qiáng)度并且解調(diào)所檢測的信號以用于計算目標(biāo)氣體的濃度的裝置，

- 適于根據(jù)激光的波長調(diào)制幅度確定光檢測器的測量信號的濃度當(dāng)量信號的壓力相關(guān)性最小的調(diào)制幅度的裝置；

- 適于針對所選擇的壓力范圍將波長調(diào)制幅度的工作點調(diào)整至壓力變化對濃度的影響最小的所確定的點的裝置；以及

- 適于檢測所述波長調(diào)制光在所述目標(biāo)氣體之后的減小的壓力相關(guān)強(qiáng)度并對所述測量信號進(jìn)行解調(diào)以計算所述目標(biāo)氣體的濃度的裝置，

其中，使用調(diào)制頻率f的測量頻率nf，n是正整數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，包括：電子控制單元，適于控制光源并處理光檢測器的測量信號，控制單元包括鎖定放大器和微處理器，其中，所述微處理器適于調(diào)整波長調(diào)制幅度并計算所述目標(biāo)氣體的濃度水平。

11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，包括：適于通過單個dc值或者通過算術(shù)組合的多個dc值中的兩個來歸一化經(jīng)解調(diào)的信號的裝置，其中，一個或多個dc值能夠是鎖定操作之前或之后的一個或多個dc值。

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，包括：與控制單元相連接的溫度傳感器，適于影響針對最低壓力相關(guān)性的調(diào)制寬度的工作點。