[發(fā)明專利]一種氨氣檢測裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810315793.4
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108489907A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔方曉;李大成;李揚(yáng)裕;王安靜;吳軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種氨氣檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置包括：光源、機(jī)械斬波器、濾光片、光聲池、微音器和單片機(jī)；所述光源發(fā)出的光束依次經(jīng)過所述機(jī)械斬波器和所述濾光片，到達(dá)所述光聲池；

所述機(jī)械斬波器用于對所述光束進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生周期性調(diào)制光強(qiáng)；

所述濾光片用于對所述機(jī)械斬波器調(diào)制后的光束進(jìn)行過濾，所述濾光片的中心波長為2.248μm，為氨氣吸收帶對應(yīng)的中心波長；

所述光聲池包括進(jìn)口和出口，待測氣體通過所述進(jìn)口進(jìn)入所述光聲池，檢測完成后，所述光聲池中的氣體通過出口排出；

所述微音器置于所述光聲池的側(cè)壁，所述微音器的信號輸出端與所述單片機(jī)的信號輸入端連接，所述單片機(jī)用于根據(jù)所述微音器的電壓輸出值確定所述待測氣體中氨氣的濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述光源為氮化硅材料的熱輻射寬帶光源，所述檢測裝置還包括橢圓準(zhǔn)直鏡，所述橢圓準(zhǔn)直鏡置于所述光源的上方，用于將所述光源的光線準(zhǔn)直為平行光束。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述濾光片包括第一濾光孔、第二濾光孔、第三濾光孔和第四濾光孔，所述第一濾光孔的中心波長為2.248μm，為氨氣吸收帶對應(yīng)的中心波長；所述第二濾光孔的中心波長為4.7μm，為水汽吸收帶對應(yīng)的中心波長；所述第三濾光孔的中心波長為1.6μm，為二氧化碳吸收帶對應(yīng)的中心波長；所述第四濾光孔的中心波長為7.46μm，為甲烷吸收帶對應(yīng)的中心波長。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述光聲池為圓柱形，所述光聲池的頂部包括窗片，光束從所述窗片的窗口進(jìn)入到達(dá)所述光聲池內(nèi)部，所述光聲池采用非共振工作模式。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測裝置，其特征在于，所述微音器的個數(shù)為2個，兩個所述微音器之間采用差分方式放大聲音信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置還包括兩級放大電路，所述兩級放大電路中一級放大電路與兩個所述微音器連接，采用差分方式放大所述聲音信號；所述兩級放大電路中二級放大電路為鎖相放大電路，所述二級放大電路與所述一級放大電路連接，所述二級放大電路用于獲取所述聲音信號對應(yīng)的電壓值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置還包括第一電磁閥、第二電磁閥和電機(jī)，所述第一電磁閥與所述進(jìn)口處的進(jìn)氣氣路連接，所述進(jìn)氣氣路上還連接有所述電機(jī)，用于將待測氣體抽入所述光聲池中；所述第二電磁閥與所述出口處的出氣氣路連接，用于將所述光聲池中的氣體排出。

8.一種氨氣檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括：

獲取檢測裝置中微音器輸出的電壓值信號；所述檢測裝置包括：光源、機(jī)械斬波器、濾光片、光聲池、微音器和單片機(jī)；所述光源發(fā)出的光束依次經(jīng)過所述機(jī)械斬波器和所述濾光片，到達(dá)所述光聲池；所述機(jī)械斬波器用于對所述光束進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生周期性調(diào)制光強(qiáng)；所述濾光片用于對所述機(jī)械斬波器調(diào)制后的光束進(jìn)行過濾，所述濾光片的中心波長為2.248μm，為氨氣吸收帶對應(yīng)的中心波長；所述光聲池包括進(jìn)口和出口，待測氣體通過所述進(jìn)口進(jìn)入所述光聲池，檢測完成后，所述光聲池中的氣體通過出口排出；所述微音器置于所述光聲池的側(cè)壁，所述微音器的信號輸出端與所述單片機(jī)的信號輸入端連接；

獲取待測氣體中的氨氣、水汽、二氧化碳和甲烷的比例系數(shù)；

獲取所述待測氣體中水汽、二氧化碳和甲烷的濃度；

根據(jù)公式獲得所述待測氣體中氨氣的濃度其中u為所述微音器輸出的電壓值，a為所述待測氣體中氨氣的比例系數(shù)，b為所述待測氣體中水汽的比例系數(shù)，c為所述待測氣體中二氧化碳的比例系數(shù)，d為所述待測氣體中氨氣的比例系數(shù)，為所述待測氣體中水汽的濃度，為所述待測氣體中二氧化碳的濃度，為所述待測氣體中甲烷的濃度。