[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵氣體傳感器陣列的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810442923.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN108896101B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈玉璽;劉安娜;劉惠;徐永正;劉大河
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東格藍(lán)云天環(huán)境科技有限公司
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 37221 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明提供一種基于光纖光柵氣體傳感器陣列的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括內(nèi)置激光器的光纖光柵解調(diào)儀、光纖耦合器、陣列式光纖光柵傳感器和計(jì)算機(jī)處理器。本發(fā)明中的光纖光柵氣體傳感器基于反射式波長(zhǎng)調(diào)制原理，波長(zhǎng)的變化不受傳感系統(tǒng)噪聲的影響，僅受被測(cè)量參量調(diào)制，且可檢測(cè)百萬(wàn)分之一的軸向應(yīng)變，因此其抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度與準(zhǔn)確度高，不存在引爆檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)廢氣的潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而有效解決了傳統(tǒng)的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)易受電磁干擾、一次性設(shè)備安裝和維護(hù)成本都高的難題，該系統(tǒng)具有容易操作、一次性設(shè)備安裝和維護(hù)成本都低、長(zhǎng)期適用的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖光柵氣體傳感器陣列的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)國(guó)內(nèi)空氣污染嚴(yán)重，霧霾天氣在各地頻發(fā)。有研究表明：控制揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的排放是治理霧霾、改善大氣環(huán)境質(zhì)量的有效手段之一，因此VOCs逐漸被大眾關(guān)注。我國(guó)城市中的VOCs主要來(lái)源于石油化工、電子、噴漆、皮革、印刷等工業(yè)企業(yè)的固定污染源，大約占人為排放總量的56％。因此，控制固定污染源VOCs排放的前提是對(duì)VOCs排放的氣體種類、濃度和排放量進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。在“十三五”規(guī)劃綱要中我國(guó)首次把VOCs納入約束性指標(biāo)，環(huán)保部還頒布了一系列VOCs監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和治理方案，其中上海、天津、深圳等城市要求在線監(jiān)測(cè)。

目前，國(guó)內(nèi)環(huán)保領(lǐng)域的氣體在線監(jiān)測(cè)儀器主要為氣相色譜分析儀，該儀器利用氣相色譜柱的分離和柱后火焰離子化檢測(cè)器(FID)或者光離子化檢測(cè)器(PID)等檢測(cè)器對(duì)排放氣體的種類和濃度進(jìn)行檢測(cè)。不足之處是氣路系統(tǒng)精細(xì)復(fù)雜，且必須配套多個(gè)氣瓶，使得整個(gè)裝置復(fù)雜、沉重且占用較多空間。假如不和昂貴、易損耗的色譜柱配套，則FID和PID都不能獲得廢氣具體成分及其濃度值。而且FID和PID檢測(cè)器都屬于電量測(cè)量方法，有引爆檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)廢氣的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明針對(duì)目前工業(yè)廢氣排放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)難度大、一次性設(shè)備投資高、耗材易損且昂貴的問(wèn)題，提出了一種基于光纖光柵氣體傳感器陣列的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)同時(shí)、多點(diǎn)檢測(cè)多種氣體及其濃度。該系統(tǒng)采用光纖光學(xué)測(cè)量方法，可有效地避免電磁信號(hào)干擾，不存在引爆檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)廢氣的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并且一次性設(shè)備投資低、安裝簡(jiǎn)便、長(zhǎng)期適用、近無(wú)耗材的特點(diǎn)極大地提高了其性價(jià)比和集成度，縮減了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的體積，同時(shí)降低了安裝和維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提供了一種基于光纖光柵氣體傳感器陣列的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。光纖光柵氣體傳感器基于反射式波長(zhǎng)調(diào)制原理，波長(zhǎng)的變化不受傳感系統(tǒng)噪聲的影響，僅受被測(cè)量參量調(diào)制，因此其抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度與準(zhǔn)確度高。同時(shí)，在同一條光纖上刻制多個(gè)具有不同光柵柵距的光柵單元，涂覆不同氣敏膨脹型高分子膜，利用各種氣敏膨脹型高分子膜對(duì)不同氣體的膨脹形變不同的特性，帶動(dòng)光纖光柵產(chǎn)生不同的軸向應(yīng)變，導(dǎo)致陣列模式的光纖光柵可得到多個(gè)光反射信號(hào)，最后通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)可實(shí)現(xiàn)廢氣種類及濃度的實(shí)時(shí)分析。另外，在該光纖光柵陣列中可設(shè)置一條溫度光纖光柵，對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的第一個(gè)目的，在于提供一種基于光纖光柵氣體傳感器陣列的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明的第二個(gè)目的，在于提供基于上述光纖光柵氣體傳感器陣列的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，具體的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種基于光纖光柵氣體傳感器陣列的工業(yè)廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括內(nèi)置激光器的光纖光柵解調(diào)儀、光纖耦合器、陣列式光纖光柵傳感器和計(jì)算機(jī)處理器；