[發(fā)明專利]一種高精度氣體濃度檢測方法及檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410731072.3
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104535530A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張可可;鄭學(xué)勇;劉世萱;齊勇;趙強(qiáng);孫金偉;李選群;苗斌
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

1.一種高精度氣體濃度檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）、運(yùn)放加法器將低頻三角波掃描信號、高頻正弦波調(diào)制信號以及直流信號相加后作用到激光器驅(qū)動電路，作為激光器驅(qū)動電路的電流輸入；

（2）、激光驅(qū)動電路驅(qū)動激光器發(fā)射激光信號，穿過氣室內(nèi)的被測氣體；

（3）、光電檢測器接收經(jīng)過氣室內(nèi)相關(guān)氣體吸收后輸出的激光信號并進(jìn)行光電檢測，轉(zhuǎn)換為電壓信號并輸入至檢測濾波單元；

（4）、檢測濾波單元將轉(zhuǎn)換后的電壓信號進(jìn)行帶通濾波處理后輸出的信號其中一路依次經(jīng)前置放大、鎖相放大、以及低通濾波處理后，得到二次諧波信號，另外一路經(jīng)有效值轉(zhuǎn)換電路得到有效值信號，以及將該有效值信號進(jìn)行低通濾波處理并輸出；

（5）、數(shù)據(jù)處理單元接收二次諧波信號以及有效值信號，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，采樣計(jì)算其波峰值V_ppmax、波谷值V_ppmin、以及有效值V_RMS，所述有效值V_RMS為有效值信號在二次諧波信號的波峰采樣時(shí)刻處的有效值；?

（6）、數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算待測氣體濃度X，其中，

。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體濃度檢測方法，其特征在于，所述步驟（5）中，查找到兩個波谷值，V_ppmin1和V_ppmin2，所述步驟（6）中，

。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體濃度檢測方法，其特征在于，所述步驟（4）中的鎖相放大步驟中，輸入高頻正弦波調(diào)制信號的二倍頻信號作為參考信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的氣體濃度檢測方法，其特征在于，在所述步驟（3）和步驟（4）之間還包括自動增益控制步驟，將轉(zhuǎn)換后的電壓信號的直流值放大至恒定值。

5.一種高精度氣體濃度檢測裝置，其特征在于，包括激光發(fā)射裝置和光電檢測器，所述激光發(fā)射裝置包括激光器驅(qū)動電路和激光器，所述激光器驅(qū)動電路的輸入端與加法器連接，所述光電檢測器與檢測濾波單元和數(shù)據(jù)處理單元連接，所述檢測濾波單元包括順次相連接的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、帶通濾波電路和前置放大電路，所述帶通濾波電路的輸出端其中一路順次與前置放大電路、鎖相放大電路和第一低通濾波電路連接，另外一路順次與有效值轉(zhuǎn)換電路以及第二低通濾波電路連接，所述第一低通濾波電路和第二低通濾波電路的輸出端分別與數(shù)據(jù)處理單元連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，在所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和帶通濾波電路之間連接有自動增益控制電路。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，所述鎖相放大器的另外一輸入端連接有移相倍頻電路，用于接收高頻正弦波調(diào)制信號。

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元包括A/D轉(zhuǎn)換電路，所述第一低通濾波電路和第二低通濾波電路的輸出端分別與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測裝置，其特征在于，在所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和帶通濾波電路之間連接有自動增益控制電路。