[發明專利]基于TDLAS的飛機氣體滅火劑濃度測量系統及方法

在審

• 申請號: 201711454285.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108195796A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 張和平;袁偉;陸松;管雨
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發明公開一種基于TDLAS的飛機氣體滅火劑濃度測量系統及方法，該系統包括信號發生器、電流驅動器、溫度控制器、量子級聯激光器、合束器、He?Ne激光器、通入待測氣體的氣體吸收池、碲鎘汞MCT探測器、數據采集卡和上位機。與傳統壓差測量法相比，本發明不受背景氣體的影響，具有靈敏度高、選擇性好、響應速度快等優點，可以實現更高精度的測量。本發明的應用范圍還可以擴展到其他含C?F鍵的氣體濃度檢測。

技術領域

本發明涉及氣體檢測及飛機防火技術領域，更具體地說，涉及一種基于TDLAS的飛機氣體滅火劑濃度測量系統及方法。

背景技術

氣體滅火劑濃度測量是飛機防火系統性能評估的一項重要實驗，對于飛機防火系統的設計、驗證和改進有著重要意義。

目前，氣體滅火劑濃度測量主要采用壓差測量法。壓差測量法使用真空泵抽吸空氣和氣體滅火劑的混合物，該混合物通過多孔狀限流塞產生一定的壓差，進而利用差壓傳感器測量到的壓差值計算混合物中滅火劑的濃度。

但是，壓差測量法的選擇性較差，在測量過程中容易受到背景氣體影響，導致測量結果不準確。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于TDLAS的飛機氣體滅火劑濃度測量系統及方法，以解決壓差測量法容易受到背景氣體的干擾，導致測量結果不準確的問題。技術方案如下：

一種基于TDLAS的飛機氣體滅火劑濃度測量系統，包括：信號發生器、電流驅動器、溫度控制器、量子級聯激光器、合束器、He-Ne激光器、通入待測氣體的氣體吸收池、碲鎘汞MCT探測器、數據采集卡和上位機，所述待測氣體為飛機氣體滅火劑三氟溴甲烷或者五氟乙烷或者其他含C-F鍵的氣體；其中，

所述量子級聯激光器的出光口朝向所述合束器，并且所述量子級聯激光器的出射光與所述合束器呈45°夾角；所述He-Ne激光器的出光口朝向所述合束器，并且所述He-Ne激光器的出射光與所述合束器呈45°夾角；所述氣體吸收池的入光口朝向所述合束器；

所述信號發生器與所述電流驅動器相連，用于將低頻鋸齒波掃描信號輸入至所述電流驅動器中；

所述電流驅動器與所述量子級聯激光器連接，用于向所述量子級聯激光器輸入低頻鋸齒波掃描電流；

所述溫度控制器與所述量子級聯激光器連接，用于對所述量子級聯激光器進行恒定溫度控制，其中，所述恒定溫度為預先設置的；

所述量子級聯激光器，用于發射覆蓋所述待測氣體最強吸收線的紅外光；

所述He-Ne激光器，用于發射波長為633mm的可見紅光；

所述合束器，用于將所述紅外光和所述可見紅光耦合為入射測量光束；

所述MCT探測器與所述數據采集卡連接，用于測量所述氣體吸收池出光口的出射測量光束的激光強度，并將所述激光強度轉換為電壓信號、經前置放大后傳輸至所述數據采集卡，所述出射測量光束為所述入射測量光束經所述氣體吸收池吸收后得到的光束；

所述數據采集卡與所述上位機連接，用于將前置放大后的所述電壓信號發送至所述上位機；

所述上位機，用于將前置放大后的所述電壓信號進行反演計算，得到所述待測氣體的濃度及變化曲線。

優選的，當所述待測氣體為所述三氟溴甲烷時，所述待測氣體最強吸收線位于1207.729cm^-1。

優選的，當所述待測氣體為所述五氟乙烷時，所述待測氣體最強吸收線位于1209.158cm^-1。

優選的，所述量子級聯激光器的出光口設置有準直器；所述準直器采用以ZnSe為基底并增加了寬帶增透膜的平凸透鏡。