[發明專利]基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202110218114.3
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113063756A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 王晗;張夢營;李明亮;鄭一博;亢俊健
• 申請（專利權）人: 河北地質大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

1.一種基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量方法，其特征在于，包括：

實時采集氨排放源的測試氣體，并將采集的測試氣體樣品置于設定溫度和設定壓力環境；

采用中紅外波段激光信號射入所述測試氣體樣品；

采集并解調穿過所述測試氣體樣品的激光信號，獲取所述測試氣體樣品中¹⁵NH₃分子與¹⁴NH₃分子對應的指紋吸收光譜；

基于所述指紋吸收光譜獲取所述測試氣體樣品中¹⁵NH₃分子濃度與¹⁴NH₃分子濃度；

基于所述¹⁵NH₃分子的濃度與所述¹⁴NH₃分子的濃度計算氨中氮穩定同位素比值。

2.根據權利要求1所述的基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量方法，其特征在于，所述激光信號為窄帶激光信號，所述激光信號的波長為8～11μm。

3.根據權利要求2所述的基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量方法，其特征在于，所述設定溫度為275～300K，所述設定壓力為20Torr。

4.根據權利要求1所述的基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量方法，其特征在于，所述解調穿過所述測試氣體樣品的激光信號，包括：

通過氣體吸收理論算法和鎖相放大信號監測算法解調所述激光信號。

5.一種基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量裝置，其特征在于，包括：配氣模塊、信號發射模塊和信號采集分析模塊；

所述配氣模塊用于實時采集氨排放源的測試氣體，并將采集的測試氣體樣品置于設定溫度和設定壓力環境；

所述信號發射模塊用于采用中紅外波段激光信號射入所述測試氣體樣品；

所述信號采集分析模塊用于：

采集并解調穿過所述測試氣體樣品的激光信號，獲取所述測試氣體樣品中¹⁵NH₃分子與¹⁴NH₃分子對應的指紋吸收光譜；

基于所述指紋吸收光譜獲取所述測試氣體樣品中¹⁵NH₃分子濃度與¹⁴NH₃分子濃度；

以及，基于所述¹⁵NH₃分子的濃度與所述¹⁴NH₃分子的濃度計算氨中氮穩定同位素比值。

6.根據權利要求5所述的基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量裝置，其特征在于，所述信號發射模塊包括依次連接的中紅外量子級聯激光器、激光控制器和信號發生器。

7.根據權利要求6所述的基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量裝置，其特征在于，所述配氣模塊包括氣體吸收池，所述氣體吸收池用于容納所述待測氣體樣品，所述氣體吸收池集成有配氣控制系統、溫度控制系統和壓力控制系統；

所述氣體吸收池的一端設有激光信號入射端口，所述氣體吸收池的另一端設有激光信號采集端口，所述激光信號入射端口與所述中紅外量子級聯激光器的激光輸出端連接；

所述氣體吸收池的材質為石英。

8.根據權利要求7所述的基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量裝置，其特征在于，所述信號采集模塊包括依次連接的光電探測器、數據采集卡和上位機；

所述光電探測器與所述激光射出端口連接；

所述上位機用于通過氣體吸收理論算法和鎖相放大信號監測算法解調所述激光信號并獲取所述指紋吸收光譜。

9.根據權利要求6所述的基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量裝置，其特征在于，所述中紅外量子級聯激光器發射的激光信號為窄帶激光信號，所述激光信號的波長為8～11μm。

10.根據權利要求7所述的基于TDLAS的氨中氮同位素比值在線測量裝置，其特征在于，所述氣體吸收池的工作溫度為275～300K，工作壓力為20Torr。