[發(fā)明專(zhuān)利]一種高溫低壓多次反射池控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811424504.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109283157A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳乾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/39
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/39;G05D27/02
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳海燕

本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫低壓多次反射池控制系統(tǒng)，包括高溫控制單元和低壓控制單元。高溫控制中，系統(tǒng)采用多段式PID控溫方式，在保證控溫精度的基礎(chǔ)上有效地解決了測(cè)量池內(nèi)氣體的溫度不均勻性。低壓控制中，采用真空泵與緩沖罐組成負(fù)壓源，解決了真空泵無(wú)法長(zhǎng)期工作的缺點(diǎn)，保證了真空泵的工作壽命，通過(guò)電動(dòng)閥的PID微調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)氣流量、測(cè)量池氣壓的精確控制。本發(fā)明高溫低壓多次反射池控制系統(tǒng)為相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)TDLAS技術(shù)的應(yīng)用提供了有力保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可調(diào)諧二極管吸收光譜領(lǐng)域，尤其涉及一種高溫低壓多次反射池控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

可調(diào)諧吸收光譜TDLAS技術(shù)利用電流調(diào)諧的方式控制可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器輸出波長(zhǎng)連續(xù)變化的光束，出射光束穿過(guò)多次反射池后由探測(cè)器測(cè)得目標(biāo)氣體的吸收光譜，從而反演得到其譜線展寬、濃度等信息。目前該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)控制、醫(yī)療診斷等多個(gè)領(lǐng)域。

對(duì)目標(biāo)氣體吸收譜線的選擇需要考慮測(cè)量環(huán)境中其他氣體組分的譜線交叉干擾，以減小干擾氣體對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在復(fù)雜的工業(yè)排放檢測(cè)環(huán)境下，某些目標(biāo)氣體具有較強(qiáng)的吸附性及較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性，且與其他氣體譜線交疊嚴(yán)重，極大地限制了TDLAS技術(shù)的檢測(cè)精度及準(zhǔn)確度。

高溫低壓多次反射池可有效抑制目標(biāo)氣體分子的吸附，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，同時(shí)可以壓縮氣體分子的譜線展寬，消除干擾氣體譜線對(duì)待測(cè)譜線的干擾。因此高溫低壓多次反射池的設(shè)計(jì)可有效拓寬TDLAS技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景與范圍，其中，溫度與氣壓控制的范圍及精度是多次反射池的關(guān)鍵性能指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提出一種高溫低壓多次反射池控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多次反射池的高精度溫度控制以及氣壓控制，有助于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜測(cè)量條件下的光譜高精度測(cè)量。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種高溫低壓多次反射池控制系統(tǒng)，第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電子流量計(jì)、多次反射池、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、緩沖罐、第三電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、真空泵；第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電子流量計(jì)、多次反射池、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、緩沖罐由高溫伴熱管線順序連接，緩沖罐后接第三電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和真空泵；還包括高溫控制部分和低壓控制部分。

進(jìn)一步地，所述高溫控制部分包括加熱膜、熱電偶、主控單元、電流源、ADC模塊、DAC模塊；多次反射池分為若干控溫區(qū)域，熱電偶分別測(cè)量各個(gè)控溫區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，主控單元通過(guò)ADC模塊采集溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的邏輯分析后控制DAC模塊的輸出電壓，進(jìn)而控制電流源的輸出電流，從而改變各路加熱膜的加熱功率。

進(jìn)一步地，所述高溫控制部分包括三路加熱膜、三個(gè)熱電偶、第一主控單元、三路電流源、三路ADC模塊、三路DAC模塊；多次反射池平分為前中后三個(gè)控溫區(qū)域，三個(gè)熱電偶分別測(cè)量三個(gè)控溫區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，主控單元通過(guò)三路ADC模塊采集溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的邏輯分析后控制三路DAC模塊的輸出電壓，進(jìn)而控制三路電流源的輸出電流，從而改變?nèi)芳訜崮さ募訜峁β省?/p>

進(jìn)一步地，還包括聚四氟乙烯保溫層，聚四氟乙烯保溫層緊貼多次反射池外部的加熱膜。

進(jìn)一步地，所述低壓控制部分包括壓力傳感器、電子流量計(jì)、I/V轉(zhuǎn)換、第二主控單元、三路ADC模塊、三路DAC模塊；第一壓力傳感器連接多次反射池，第二壓力傳感器連接緩沖罐；電子流量計(jì)和壓力傳感器的輸出電流信號(hào)經(jīng)過(guò)I/V轉(zhuǎn)換后分別由三路ADC模塊采集，采集的數(shù)據(jù)輸入第二主控單元，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的邏輯分析后調(diào)節(jié)三路DAC模塊的輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)三路電動(dòng)閥的開(kāi)度控制。

進(jìn)一步地，當(dāng)緩沖罐中氣壓超過(guò)設(shè)定最高閾值時(shí)，關(guān)閉第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、第三電動(dòng)調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)，啟動(dòng)真空泵；氣壓降至設(shè)定最高閾值時(shí)，關(guān)閉第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，真空泵繼續(xù)工作；緩沖罐中的氣壓降至設(shè)定最低閾值時(shí)，關(guān)閉第三電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，關(guān)停真空泵；由緩沖罐充當(dāng)負(fù)壓源，實(shí)時(shí)微調(diào)第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使多次反射池內(nèi)第一壓力傳感器的示數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值。