[實用新型]一種高靈敏度的氣體測量裝置

有效

• 申請號: 202123036256.2
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN217542865U
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 趙衛雄;周家成;張楊;徐學哲;方波;張為俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/01
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本實用新型公開了一種高靈敏度的氣體測量裝置，包括：光源組件、光學諧振腔、光信號接收模塊、電信號處理模塊、數據采集計算模塊和氣路組件；光源組件作為氣體測量裝置的探測光源；光學諧振腔作為氣體測量裝置的氣體吸收池，包括PFA管、設置于PFA管兩側端面用于密封的高反射率透鏡、設置于PFA管上的兩個氣孔；光信號接收模塊作為光信號的檢測器件，包括濾光片和探測器；電信號處理模塊包括處理電路和鎖相放大器，用于電流轉換和放大解調；數據采集計算模塊用于信號采集和計算；氣路組件包括氣體過濾器、三通電磁閥、粒子過濾器、質量流量計和微型隔膜泵。本實用新型的氣體測量裝置，設備體積小、成本低、時間響應快、探測精度高。

技術領域

本實用新型涉及氣體測量技術領域，尤其是一種高靈敏度的氣體測量裝置。

背景技術

目前大氣污染物的種類很多，根據其存在的狀態，可以概括為氣態污染物和氣溶膠狀態污染物。氣態污染物的種類多，主要分為5個方面：以SO₂為主的含硫化合物、以NO和NO₂為主的含氮化合物、碳氫化合物、碳的氧化物和鹵素化合物等。以二氧化氮為例，二氧化氮主要來源于生物質和化石燃料燃燒、交通運輸排放、工業生產等過程，是對流層大氣中重要的污染物，也是形成臭氧、酸沉降和二次顆粒過程中最重要的分子之一，因此確定大氣中二氧化氮濃度變化對大氣化學研究和改善人類生存環境具有重要意義。

過去的幾十年里，發展了很多技術用于氣體測量，以測量氣體中待測成分的濃度，現有的氣體測量裝置存在時間響應長，價格昂貴，設備體積較大，探測精度低的問題。

實用新型內容

為了克服上述現有技術中的缺陷，本實用新型提供一種高靈敏度的氣體測量裝置，設備體積小、成本低、時間響應短、探測精度高。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案，包括：

一種高靈敏度的氣體測量裝置，包括：光源組件、光學諧振腔、光信號接收模塊、電信號處理模塊、數據采集計算模塊；

所述光源組件包括用于發射探測光的激光器；所述激光器發射的探測光入射進所述光學諧振腔；

所述光學諧振腔用于盛裝氣體；所述光學諧振腔包括PFA管，所述PFA管的兩側端面分別設有用于密封的高反射率透鏡，即第一高反射率透鏡和第二高反射率透鏡，探測光從第一高反射率透鏡入射；所述PFA管的上設有兩個氣孔，即進氣口和出氣口；

所述光信號接收模塊作為光信號的檢測器件；所述光信號接收模塊接收所述第二高反射率透鏡出射的光并轉換為電信號，即生成探測信號；所述光信號接收模塊與電信號處理模塊連接，將探測信號傳輸至電信號處理模塊；

所述電信號處理模塊包括鎖相放大器；所述鎖相放大器用于對探測信號進行解調，得到解調后的信號；所述電信號處理模塊與數據采集計算模塊連接，將探測信號和解調后的信號均傳輸至數據采集計算模塊；

所述數據采集計算模塊包括數據采集卡和計算機；所述數據采集卡用于信號采集，并輸入進所述計算機，所述計算機用于進行計算和存儲。

進一步地，還包括氣路組件；

所述氣路組件包括沿氣體傳輸方向依次設置的氣體過濾器、三通電磁閥、粒子過濾器、質量流量計和微型隔膜泵；所述氣體過濾器用于濾除樣氣中的待測成分得到背景氣；所述三通電磁閥一側輸入口連接樣氣，另一側輸入口連接所述氣體過濾器；所述三通電磁閥的常開口即輸出口連接所述粒子過濾器，所述粒子過濾器用于去除氣體中存在的氣溶膠顆粒；所述粒子過濾器的輸出口連接所述光學諧振腔的進氣口，過濾后的氣體依次流經所述光學諧振腔的進氣口和出氣口；所述光學諧振腔的出氣口連接所述質量流量計的輸入口，所述質量流量計用于控制出氣口的流速大小；所述質量流量計的輸出口與所述微型隔膜泵的輸入口連接；所述微型隔膜泵作為動力源，用于所述光學諧振腔內氣體的置換。

進一步地，所述激光器的輸出端沿光傳播方向依次設置光學隔離器和小孔光闌。