[發明專利]多種參數補償的小型化氣體檢測裝置和檢測系統

在審

• 申請號: 201811595956.5
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109612965A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 公曉麗;朱禮堯;于長秋;肖翔
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

1.一種多種參數補償的小型化氣體檢測裝置，其特征在于，包括支撐外殼和設置在支撐外殼中的氣體測量及信息處理模塊、控制器以及顯示模塊；

所述氣體測量及信息處理模塊，與所述控制器連接，用于對現場待測氣體通過吸收光譜分析法進行實時檢測，得到待測氣體的氣體測量濃度、溫度以及壓力；并將所述氣體測量濃度、溫度以及壓力發送至所述控制器；

所述控制器，與所述顯示模塊連接，用于接收所述氣體測量濃度、溫度以及壓力，并根據所述溫度和壓力利用多普勒線寬算法對所述氣體測量濃度進行補償，得到氣體濃度；并將所述氣體濃度傳輸至所述顯示模塊進行顯示。

2.如權利要求1所述的多種參數補償的小型化氣體檢測裝置，其特征在于，所述氣體測量及信息處理模塊包括可調諧激光器、光電探測器、反射鏡、氣室、傳感器、傳感器驅動單元、數據采集單元以及信號處理單元；

所述氣室上開設有注入待測氣體的氣窗，所述可調諧激光器、反射鏡、光電探測器、傳感器均設置在所述氣室中；

所述光電探測器，與所述傳感器驅動單元連接，用于采集由所述可調諧激光器發出的并經過所述反射鏡發射的激光信號，并將所述激光信號傳輸至所述傳感器驅動單元；

所述傳感器，與所述傳感器驅動單元連接，用于采集氣室內的溫度信息和壓力信息，并將所述溫度信息和壓力信息傳輸至所述傳感器驅動單元；

所述傳感器驅動單元，與所述數據采集單元連接，用于給所述傳感器和光電探測器提供穩定的工作電壓，接收所述激光信號、溫度信息以及壓力信息并放大，將放大后的所述激光信號、溫度信息以及壓力信息傳輸至所述數據采集單元；

所處數據采集單元，與所述信號處理單元連接，用于將放大后的所述激光信號、溫度信息以及壓力信息進行A/D轉換，并將轉換后的所述激光信號、溫度信息以及壓力信息傳輸至所述信號處理單元；

所述信號處理單元，用于接收轉換后的所述激光信號、溫度信息以及壓力信息，并采用對激光信號、溫度信息以及壓力信息進行數字濾波處理，得到溫度和壓力；再根據數字濾波處理后的對激光信號利用吸收光譜分析法解算待測氣體的氣體濃度，得到氣體測量濃度；將所述氣體測量濃度、溫度以及壓力發送至所述控制器。

3.如權利要求2所述的多種參數補償的小型化氣體檢測裝置，其特征在于，所述吸收光譜分析法計算輸出光功率I(v)的公式為：

I(v)＝I₀(v)exp[-α(v)CL]；

式中，v為氣體特征吸收光譜的中心頻率；I₀(v)為輸入光功率；L為待測氣體吸收光路長度；α(v)為氣體在激光光源頻率v的光吸收系數；C為待測氣體的氣體測量濃度；

當-α(v)CL＜＜1時，經過驗證二次諧波幅值與光強直流分量的比值I_2f/I₀與被測氣體測量濃度具有規律的對應關系；

因此，獲得氣體測量濃度的計算公式

式中，k為常數；α₀為純氣體在吸收線中心的吸收系數。

4.如權利要求2所述的多種參數補償的小型化氣體檢測裝置，其特征在于，所述傳感器包括壓力傳感器和溫度傳感器；

所述壓力傳感器，與所述傳感器驅動單元連接，用于采集氣室內的壓力信息；

所述溫度傳感器，與所述傳感器驅動單元連接，用于采集氣室內的溫度信息。

5.如權利要求2所述的多種參數補償的小型化氣體檢測裝置，其特征在于，所述氣體測量及信息處理模塊還包括激光驅動單元；

所述激光驅動單元，與所述可調諧激光器連接，用于控制所述可調諧激光器產生預設波長的穩定激光。

6.如權利要求1-5任一項所述的多種參數補償的小型化氣體檢測裝置，其特征在于，還包括無線通訊模塊；

所述無線通訊模塊，設置在所述支撐外殼表面，與所述控制器連接，用于使所述控制器與云服務器進行數據交互。

7.如權利要求6所述的多種參數補償的小型化氣體檢測裝置，其特征在于，還包括鍵盤陣列模塊；

所述鍵盤陣列模塊，與所述控制器連接，用于響應于操作者的操作產生控制指令，并將所述控制指令傳輸給所述控制器。