[發(fā)明專(zhuān)利]一種一氧化碳濃度的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711268585.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108061722B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玉鈞;陳東;尤坤;何瑩;唐七星;劉國(guó)華;魯一冰;范博強(qiáng);劉建國(guó);劉文清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/3504
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/3504;G01N21/359
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種一氧化碳濃度的檢測(cè)裝置，其特征在于：所述檢測(cè)裝置以激光器作為檢測(cè)光源，所述激光器發(fā)射波長(zhǎng)在設(shè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)周期性連續(xù)掃描的近紅外光束；第一分束器將所述近紅外光束分成校準(zhǔn)光束和檢測(cè)光束；

所述校準(zhǔn)光束經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)光準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后得到準(zhǔn)直校準(zhǔn)光束，所述準(zhǔn)直校準(zhǔn)光束經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)吸收池后照射到校準(zhǔn)光光電探測(cè)器上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得校準(zhǔn)電信號(hào)，所述校準(zhǔn)光光電探測(cè)器將所述校準(zhǔn)電信號(hào)發(fā)送給處理器，其中，所述校準(zhǔn)吸收池中密封有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下濃度已知的一氧化碳?xì)怏w；

第二分束器將所述檢測(cè)光束分成參考光束和測(cè)量光束；

所述參考光束經(jīng)過(guò)參考光準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后照射到參考光光電探測(cè)器上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得參考電信號(hào)，所述參考光光電探測(cè)器將所述參考電信號(hào)分別發(fā)送給差分放大電路和所述處理器；

所述測(cè)量光束經(jīng)測(cè)量光準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后經(jīng)過(guò)菲涅爾透鏡的中心發(fā)射輸出，所述菲涅爾透鏡發(fā)射輸出的光束經(jīng)過(guò)待測(cè)區(qū)域后照射到反射端，其中，所述菲涅爾透鏡和所述反射端對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述待測(cè)區(qū)域的兩端，所述反射端將光束原路反射到測(cè)量光光電探測(cè)器上，獲得測(cè)量電信號(hào)，所述測(cè)量光光電探測(cè)器將所述測(cè)量電信號(hào)發(fā)送給差分放大器；

所述差分放大器對(duì)所述參考電信號(hào)和所述測(cè)量電信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算，獲得差分信號(hào)，并將所述差分信號(hào)發(fā)送給所述處理器；所述處理器根據(jù)所述校準(zhǔn)電信號(hào)、所述參考電信號(hào)和所述差分信號(hào)確定所述待測(cè)區(qū)域中一氧化碳的濃度，具體包括：

分別對(duì)所述校準(zhǔn)電信號(hào)、所述參考電信號(hào)和所述差分信號(hào)進(jìn)行離散化數(shù)據(jù)采集，獲得與所述校準(zhǔn)電信號(hào)對(duì)應(yīng)的離散校準(zhǔn)信號(hào)、與所述參考電信號(hào)對(duì)應(yīng)的離散參考信號(hào)、與所述差分信號(hào)對(duì)應(yīng)的離散差分信號(hào)；

對(duì)所述離散差分信號(hào)的光譜圖中，沒(méi)有一氧化碳吸收的背景光譜區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得差分信號(hào)的背景信號(hào)；

對(duì)所述離散參考信號(hào)進(jìn)行擬合，獲得參考信號(hào)的背景信號(hào)；

根據(jù)所述差分信號(hào)的背景信號(hào)、差分放大器的增益和所述參考信號(hào)的背景信號(hào)確定測(cè)量信號(hào)的背景信號(hào)；

根據(jù)差分信號(hào)的背景信號(hào)、所述離散差分信號(hào)及差分放大器的增益確定離散吸收信號(hào)；

根據(jù)所述離散吸收信號(hào)和所述測(cè)量信號(hào)的背景信號(hào)確定測(cè)量信號(hào)的積分吸收線(xiàn)強(qiáng)；

對(duì)所述離散校準(zhǔn)信號(hào)的光譜圖中，沒(méi)有一氧化碳吸收的背景光譜區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得校準(zhǔn)信號(hào)的背景信號(hào)；

對(duì)所述校準(zhǔn)信號(hào)的背景信號(hào)及所述離散校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理，獲得歸一化校準(zhǔn)信號(hào)；

對(duì)所述歸一化校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行擬合，獲得校準(zhǔn)信號(hào)的積分吸收線(xiàn)強(qiáng)；

根據(jù)所述測(cè)量信號(hào)的積分吸收線(xiàn)強(qiáng)、所述校準(zhǔn)信號(hào)的積分吸收線(xiàn)強(qiáng)、校準(zhǔn)吸收池的長(zhǎng)度、測(cè)量光路的長(zhǎng)度及所述校準(zhǔn)吸收池中一氧化碳?xì)怏w的濃度確定待測(cè)區(qū)域中一氧化碳的濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于：所述檢測(cè)裝置還包括與所述處理器連接的顯示器，用于顯示所述待測(cè)區(qū)域中一氧化碳的濃度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于：所述檢測(cè)裝置還包括激光控制器和信號(hào)發(fā)生器，所述激光控制器與所述激光器連接，所述信號(hào)發(fā)生器與所述激光控制器連接，所述信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)，所述激光控制器將所述鋸齒波信號(hào)和所述激光控制器預(yù)設(shè)生成的直流電流疊加生成激光器的驅(qū)動(dòng)電流，所述激光器根據(jù)所述激光控制器的預(yù)設(shè)溫度和所述驅(qū)動(dòng)電流發(fā)射波長(zhǎng)在設(shè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)周期性連續(xù)掃描的近紅外光束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于：所述信號(hào)發(fā)生器與所述處理器連接，所述信號(hào)發(fā)生器還用于產(chǎn)生與鋸齒波信號(hào)同步的矩形波信號(hào)，所述處理器根據(jù)矩形波信號(hào)同步采集所述校準(zhǔn)電信號(hào)、所述參考電信號(hào)和所述差分信號(hào)。