[發(fā)明專利]基于TDLAS痕量CO氣體濃度的檢測裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710329903.8
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107144549B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧軍;王偉峰;殷聰;杜京義;馬礪;張保龍;陳煒樂
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué);西安捷銳消防科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種基于TDLAS痕量CO氣體濃度的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)搭建基于TDLAS痕量CO氣體濃度的檢測裝置；

所述檢測裝置包括函數(shù)信號發(fā)生器、激光器、準直器、流量計、氣泵、herriott吸收池、溫度傳感器、壓力傳感器、聚焦透鏡、光電探測器、前置放大器、數(shù)字鎖相放大器、微處理器和計算機；

函數(shù)信號發(fā)生器的輸出端分別與激光器和數(shù)字鎖相放大器的輸入端連接；激光器通過光纖與準直器連接；準直器設(shè)置在herriott吸收池的入射端口前的入射光路上；流量計與氣泵通過輸氣管依次連接在herriott吸收池進氣口處；溫度傳感器的探頭安裝在herriott吸收池內(nèi)，溫度傳感器的輸出端與微處理器連接，壓力傳感器設(shè)置在herriott吸收池的氣體出口處，壓力傳感器輸出端與微處理器連接；聚焦透鏡設(shè)置在herriott吸收池出射端口的出射光路上；光電探測器設(shè)置在聚焦透鏡的焦點處，光電探測器的輸出端與前置放大器的輸入端連接；前置放大器的輸出端與數(shù)字鎖相放大器的輸入端連接；數(shù)字鎖相放大器的輸出端與微處理器連接；微處理器與計算機通信連接，微處理器內(nèi)設(shè)有修正模塊，所述修正模塊用于對檢測到的氣體濃度值進行修正；

激光器的光出孔、準直器的光入孔和光出孔、herriott吸收池的光入孔和光出孔均設(shè)置在同一直線上；

2)將入射激光調(diào)整為參考波長的入射激光；

3)將調(diào)整后的入射激光準直，準直后的入射激光被herriott吸收池內(nèi)的CO吸收并轉(zhuǎn)化為出射激光；測量吸收池內(nèi)的壓強和溫度值；

4)將出射激光轉(zhuǎn)化為電信號，并對電信號進行放大；

5)對放大后的電信號進行低通濾波，微弱電信號提取以及諧波檢測，完成二次諧波的采集與提取；

6)對二次諧波進行A/D轉(zhuǎn)換，對氣體濃度進行反演，得到修正前不同溫度壓力下的氣體濃度值C(xy)，對測量的溫度與壓強信號進行A/D轉(zhuǎn)換，得到溫度值y與壓強值x；

7)微處理器對氣體濃度值進行修正，微處理器內(nèi)設(shè)有修正模塊，所述修正模塊包含修正公式：

C(0)＝C(xy)/(0.615-0.0015x+0.0175y-5.438×10^-6x²-0.00011xy-0.000025y²-

2.9255×10^-7x²y+3.3185×10^-6xy²-3.292×10^-6y³)

其中：

x表示吸收池內(nèi)壓強值(kPa)；

y表示吸收池內(nèi)溫度值(℃)；

C(xy)表示修正前不同溫度壓力下的氣體濃度值(ppm)；

C(0)表示修正后常溫常壓下的氣體濃度值(ppm)；

8)顯示修正后的氣體濃度值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TDLAS痕量CO氣體濃度的檢測方法，其特征在于：激光器為DFB激光器，herriott吸收池為長光程吸收池。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于TDLAS痕量CO氣體濃度的檢測方法，其特征在于：光電探測器采用銦鎵砷傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于TDLAS痕量CO氣體濃度的檢測方法，其特征在于：函數(shù)信號發(fā)生器型號為AFG3052C。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于TDLAS痕量CO氣體濃度的檢測方法，其特征在于：微處理器采用STM32單片機。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于TDLAS痕量CO氣體濃度的檢測方法，其特征在于：溫度傳感器為WSB-5-H2，壓力傳感器為MY-YBS-C。