[發明專利]一種基于TDLAS和光學頻率梳的航空氧氣檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202011056389.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112461786A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 苗揚;王偉平;梅劍峰;李小峰;盧夏;郭金鑫;張小軍;孔維東
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01L11/02;G01K11/32
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種基于TDLAS和光學頻率梳的航空氧氣檢測方法及系統，該系統包括具有光頻率梳的氣室、系統主機和光纖。前述各組成部件通過光纖或者數據線連接組成；系統主機內安裝有上位機測量軟件。所述氣室為密閉性良好，并且具有光纖接口；所述系統主機采用可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)，通過測量氧氣的某一特定吸收譜線來實現氧氣濃度測量；上位機測量軟件用以分析系統內部MCU中內嵌的運行程序，實現信號處理、數據計算和人機界面中的數據傳輸功能。

技術領域

本發明涉及一種飛機油箱中氧氣檢測技術，特別是涉及一種基于TDLAS和光學頻率梳的氧氣檢測實驗系統。

背景技術

飛機燃油箱的防火抑爆能力不僅關系到飛機的生存和易損性，同時也關系到飛機利用率、成本及乘員安全。眾所周知，飛機燃油箱燃燒爆炸一般需要同時具備：易燃介質、充足的助燃物——氧氣以及由點火源觸發的化學反應鏈三個條件。為有效阻止燃油箱燃爆事故的發生，必須排除三個條件中的一個或多個。燃油箱是飛機復雜系統中重要組成部分，承擔著存儲燃油、調節重心及冷卻設備等任務，其內部存放的航空煤油是由多種碳氫化合物混合而成的易揮發性液體，在一定的溫度和壓力下，分子量較小的烴類物質就會揮發到燃油箱的空余空間中，因此，易燃物質在燃油箱中總是存在的，防范的重點自然落在點火源和氧濃度控制和測量上。目前用于檢測氣體濃度的技術多種多樣,主要分為非光學法和光學法兩類。前者有電化學法、氣相色譜法等。它們的不足之處主要是不穩定,必須通過采樣和預處理才能進行檢測,從而使系統測量的準確性和實時性降低，干擾成分多,有時根本無法排除交叉干擾,無法做到在線監測,同時系統維護工作量大。后者是利用光與氣體分子相互作用機理來進行探測,能夠實現準確測量以及在線檢測,系統穩定,并且維護工作量小。作為目前比較流行的光譜檢測技術，具有非侵入式測量的特有優勢；目前日益廣泛地應用于測量氣體的濃度、燃燒系統的溫度參數和高速氣流流速等。

發明內容

為了克服上述現有技術，本發明提出了一種基于TDLAS和光學頻率梳的氧氣檢測實驗系統，結合實際的氧氣濃度檢測進行檢測系統的整體設計、光學頻率梳的設計，為進一步的實驗研究及濃度測量搭建系統平臺。

本發明提出了一種基于TDLAS的氧氣檢測實驗系統，該實驗系統包括具有光頻率梳的氣室、系統主機和光纖。前述各組成部件通過光纖或者數據線連接組成；系統主機內安裝有上位機測量軟件。

所述氣室為密閉性良好，并且具有光纖接口；

所述系統主機采用可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)，通過測量氧氣的某一特定吸收譜線來實現氧氣濃度測量；

氣室的光頻率梳用于氣體濃度的測量，放置在氣室里面，實時檢測頻率值，并輸入到系統主機中；

所述光纖用于提供光源的傳輸；

所述上位機測量軟件用以分析系統內部MCU中內嵌的運行程序，實現信號處理、數據計算和人機界面中的數據傳輸功能；本發明的

所述F-P溫壓一體化傳感器是由平行放置的兩塊玻璃或石英板組成，兩板背面上鍍有薄銀膜或其它有較高反射率的薄膜，兩平行的鍍銀平面玻璃之間有一個間隔圈。(前文沒有提到這個技術特征，請核實下和全文的關系)

與現有技術相比，本發明本質安全，適合航空領域。滿足基于TDLAS和F-P溫度壓力一體化的航空氧氣檢測的實驗需求，同時光纖法布里-珀羅溫度和壓力傳感器能有效提供TDLAS的溫度和壓力誤差，具有本質安全，靈敏度高、體積小和抗電磁干擾能力強等優點。

最好重新描述下，本發明與現有技術相比，具有哪些技術效果，結合前述的結構以及下文描述的方法。

附圖說明

圖1為本發明的實驗系統結構示意圖；

圖2為氣室結構圖；

圖3為系統主機結構圖。

具體實施方式