[發(fā)明專利]利用光聲光譜法檢測(cè)硫酰氟氣體殘留濃度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310041226.1
• 申請(qǐng)日: 2013-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN103163087A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳默;安德里亞斯·何斯特;李茂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇舒茨測(cè)控設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/27
• 分類號(hào): G01N21/27
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微量氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用光聲光譜法檢測(cè)微量硫酰氟氣體濃度的方法，適用于諸如檢驗(yàn)檢疫熏蒸氣體殘留的檢測(cè)。

背景技術(shù)

硫酰氟，分子式SO₂F₂，常溫常壓下為無色、無臭。硫酰氟具有擴(kuò)散滲透性強(qiáng)、廣譜殺蟲、用藥量省、殘留量低、殺蟲速度快、散氣時(shí)間短、低溫使用方便、對(duì)發(fā)芽率沒有影響和毒性較低等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于倉庫、貨船、集裝箱和建筑物、水庫堤壩、白蟻防治以及園林越冬害蟲、活樹蛀干性害蟲的防治，例如，在海關(guān)檢驗(yàn)檢疫領(lǐng)域，硫酰氟作為熏蒸劑，用于對(duì)有害生物的防治、農(nóng)作物及副產(chǎn)品的熏蒸等。

但殘留的硫酰氟氣體對(duì)人體有一定的毒害作用，如果在空氣中硫酰氟含量超過0.02g/m³，人體吸入后會(huì)造成中樞神經(jīng)受損，引起驚厥，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致呼吸停止和死亡。因此，我們要嚴(yán)格監(jiān)控殘留的、微量的硫酰氟氣體濃度，以保證人身安全。

同時(shí)，硫酰氟也是一種強(qiáng)效的溫室氣體，會(huì)對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，人們需要對(duì)微量的硫酰氟進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止環(huán)境污染。

針對(duì)微量硫酰氟氣體的檢測(cè)，我國標(biāo)準(zhǔn)主要定義了三種檢測(cè)方法：氣相色譜法、熱導(dǎo)法和紅外檢測(cè)方法。

前述的色譜法的基本原理是使樣氣注入色譜柱內(nèi)進(jìn)行分析。含有硫酰氟的氣樣由惰性載氣攜帶下，緩緩?fù)ㄟ^色譜柱后到達(dá)檢測(cè)器，其間需控制色譜柱的溫度，以便于氣樣通過色譜柱時(shí)各類化合物析出時(shí)間不同而達(dá)到對(duì)其分離的目的。隨后，將由檢測(cè)器得到的化合物析出圖譜的時(shí)間、面積等參量與該化合物已知濃度圖譜對(duì)照后得到其濃度值。該法是國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定硫酰氟常用的方法，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、抗干擾能力好。缺點(diǎn)是不能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、分析時(shí)間長、體積龐大，需要依賴連續(xù)通入載氣。

前述的熱導(dǎo)法是基于不同氣體具有不同熱導(dǎo)率的特性，根據(jù)熱導(dǎo)率的變化來檢測(cè)氣體濃度。熱導(dǎo)法核心部分是熱導(dǎo)傳感器，在熱導(dǎo)傳感器內(nèi)部集成了一個(gè)加熱電阻絲。當(dāng)硫酰氟氣體流經(jīng)電阻絲時(shí)，因硫酰氟氣體具有一定的熱導(dǎo)率，會(huì)帶走一定程度的熱量，導(dǎo)致電阻絲溫度發(fā)生變化。不同濃度的硫酰氟氣體帶走的熱量會(huì)不一樣，會(huì)造成電阻絲溫度發(fā)生不同的改變，通過檢測(cè)電阻絲溫度變化情況，從而得到硫酰氟氣體對(duì)應(yīng)的濃度值。這種檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高；缺點(diǎn)是抗干擾能力差，傳感器使用壽命短，需要經(jīng)常標(biāo)定儀器。

前述的紅外檢測(cè)法是利用硫酰氟氣體在中紅外區(qū)域（6.82~9μm）的光吸收進(jìn)行濃度測(cè)量，當(dāng)一束恒定的6.82～9μm?的紅外光通過含有硫酰氟氣體的介質(zhì)時(shí)，光的能量被硫酰氟氣體吸收，光通量被衰減，測(cè)出衰減掉的光能量，即可求出硫酰氟氣體的濃度。該法應(yīng)用較為普遍，但測(cè)量時(shí)由于中紅外區(qū)域還存在其他氣體的吸收譜，例如濕氣，二氧化碳等，導(dǎo)致硫酰氟的檢測(cè)精度和下限會(huì)受到干擾，所以該方法無法很好檢測(cè)微量硫酰氟氣體的濃度。

鑒于上述已有技術(shù)，有必要加以探索更為理想的對(duì)硫酰氟氣體殘留濃度的檢測(cè)方法，為此，本發(fā)明作了大量而有益的研究，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光聲光譜法檢測(cè)硫酰氟氣體殘留濃度的方法。光聲光譜法是基于光聲效應(yīng)的新型光譜技術(shù)，有別于傳統(tǒng)的紅外光譜技術(shù)，它將光信號(hào)有效轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，并通過精密微音器對(duì)聲音信號(hào)的檢測(cè)計(jì)算得到最終的氣體濃度。由于光聲光譜技術(shù)的特殊光學(xué)結(jié)構(gòu)以及在信號(hào)采集、信號(hào)處理過程中的特殊計(jì)算過程，使此方法能高效采集微弱光聲信號(hào)，并有效剔除背景信號(hào)的干擾，非常適用于痕量氣體濃度檢測(cè)領(lǐng)域，以及在復(fù)雜環(huán)境中的無干擾檢測(cè)。

本發(fā)明的目的是這樣來完成的：一種利用光聲光譜法檢測(cè)硫酰氟氣體殘留濃度的裝置，包括光源、斬波器、濾光片、光聲池、微音器及紅外濕度傳感器；其中光源連接斬波器，與濾光片設(shè)置在光聲池一側(cè)；紅外濕度傳感器設(shè)置在光聲池的另一側(cè)；微音器設(shè)置在光聲池的底部，光源發(fā)出光源發(fā)射到斬波器，通過斬波器切光，形成調(diào)制光；調(diào)制光照射到濾光片上后，形成窄帶可調(diào)制光譜，照射入光聲池。

一種利用光聲光譜法檢測(cè)硫酰氟氣體殘留濃度的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、光源采用非干涉熱輻射源，通過斬波器切光和濾光片濾光，得到強(qiáng)度可調(diào)制的單色光；?

步驟2、可調(diào)制光譜照射在密封的光聲池內(nèi)的微量硫酰氟氣體上，硫酰氟氣體分子吸收電磁輻射后受激，躍遷到更高一層的激發(fā)態(tài)，并通過伸縮振動(dòng)和變形振動(dòng)回到基態(tài)；