[實用新型]一種自校準式氣體遙測裝置

有效

• 申請號: 201821505040.1
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN209231211U
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 李杰;信豐鑫;劉智深;唐秋華;張國正;常德林;田繼輝
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第一海洋研究所;中國海洋大學;青島海洋科學與技術國家實驗室發展中心
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本實用新型公開了一種自校準式氣體遙測裝置，激光器發射的激光首先經過1:1的光纖分束器分為兩束能量相同的激光，一束經光纖準直器后進入多次反射池，經過多次反射之后從多次反射池射出被光電探測器接收，再送入數據采集卡，再通過數據采集卡處理和分析得到標準氣體的濃度；另一束激光經過光纖準直器后發射到外場大氣中，激光經角反射器的反射后，由望遠鏡接收，激光依次經過凸透鏡、濾光片和凸透鏡最終匯聚到光電探測器上，再送入數據采集卡，同樣由數據采集卡得到外場大氣中所測氣體的濃度。本實用新型的有益效果是可以同時實現氣體濃度的測量與校準，在現場測量氣體濃度過程中就可以確定測量結果是否準確，從而有效地降低了測量結果的誤差。

技術領域

本實用新型屬于氣體測量技術領域，涉及一種可以實現自校準的氣體遙測裝置。

背景技術

光譜技術作為近年來快速發展的新興技術，可以實現非接觸在線、大范圍、多成分、連續的快速測量工作，成為大氣環境監測技術的發展方向和技術主流。本實用新型是基于可調諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術來實現對大氣中氣體遙測的。TDLAS技術是在傳統紅外光譜技術發展而來的，基本原理是利用了氣體吸收外界能量后產生的光譜，對氣體的吸收光譜進行分析可以獲取氣體的濃度信息。傳統的氣體遙測裝置中只有一條測量路徑，系統的測量和校準必須分開單獨進行，現有的技術方案無法實現自校準式測量。首先通過測量已知濃度的標準氣體檢驗系統的測量結果并進行相應的校準，之后再對大氣進行現場測量。當校準之后進行現場測量過程中產生系統偏差，就會導致測量結果不準確，單從測量結果中無法發現該偏差，這種技術方案也就不能確保測量結果的準確性。因此，亟需一種可以實現自校準的氣體遙測儀。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種自校準式氣體遙測裝置，本實用新型的有益效果是通過特殊設計可以同時實現氣體濃度的測量與校準，在現場測量氣體濃度過程中就可以確定測量結果是否準確，從而有效地降低了測量結果的誤差?？梢詫崿F大氣中多種痕量和污染氣體的長距離遙測，如二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氮氧化物(NO_x) 等，具有響應速度快、無需采樣預處理、實時在線測量等特點，帶有的自校準式結構可以完成測量結果的校準，獲得準確的氣體含量信息。自校準式氣體遙測裝置可以應用于天然氣場、火災現場和空氣質量監測等方面，對氣象研究和環境保護具有重要意義。

本實用新型所采用的技術方案是包括激光器、1:1光纖分束器、兩個光纖準直器、密封式多次反射池、兩個光電探測器、角反射器、望遠鏡、兩個凸透鏡、濾光片和兩個數據采集卡；其中，激光器發射的激光首先經過1:1的光纖分束器分為兩束能量相同的激光，一束經光纖準直器后進入多次反射池，經過多次反射之后從多次反射池射出被光電探測器接收，再送入數據采集卡，再通過數據采集卡處理和分析得到標準氣體的濃度；另一束激光經過光纖準直器后發射到外場大氣中，激光經角反射器的反射后，由望遠鏡接收，激光依次經過凸透鏡、濾光片和凸透鏡最終匯聚到光電探測器上，再送入數據采集卡，同樣由數據采集卡得到外場大氣中所測氣體的濃度。

進一步，密封式多次反射池包括兩個閥門和一個頂部的壓力傳感器，兩個閥門分別用來控制進氣和出氣，通過閥門往密封式多次反射池內充入已知濃度的標準氣體，并使壓力傳感器顯示為標準大氣壓數值，將測量到的數值與氣體所標的數值對比，二者偏差較大時，調整系統的各個部分，使兩個數值接近甚至相同，更換不同濃度的標準氣體，多次調整系統使得測量數值與真實值相同，此時測量外場大氣氣體的濃度即為準確的結果，完成了氣體濃度的自校準。

進一步，密封式多次反射池基于Herriott Cell赫里奧特池原理從而形成多次反射。

附圖說明

圖1是自校準式氣體遙測裝置的結構示意圖。

圖中，1、激光器；2、1:1光纖分束器；3、光纖準直器；4、密封式多次反射池；4-1、閥門；4-2、壓力傳感器；5、光電探測器；6、角反射器；7、望遠鏡；8、凸透鏡；9、濾光片；10、數據采集卡。