[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于拉曼探頭的水汽原位標(biāo)定裝置、標(biāo)定方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210263558.3
• 申請(qǐng)日: 2022-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114441505B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董會(huì);潘金龍;李曉媛;伍璐琭;何華彬;王利利;葉作彥;王英英;王超;黃姝珂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/65
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/65;G01D21/02
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理有限公司 51220
• 代理人: 史麗紅

1.一種用于拉曼探頭的水汽原位標(biāo)定方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：將原位標(biāo)定裝置組裝；

S2：打開(kāi)激光器（7）電源，調(diào)節(jié)激光器輸出電流的強(qiáng)度至特定值；打開(kāi)拉曼光譜儀（5）拉曼測(cè)試軟件，設(shè)置拉曼信號(hào)采集參數(shù)；

S3：打開(kāi)溫濕度發(fā)生器（8），設(shè)定溫濕度數(shù)值；

S4：將密封標(biāo)定艙（1）內(nèi)抽成真空狀態(tài)，打開(kāi)溫度濕度發(fā)生器（8）與密封標(biāo)定艙（1）之間的充氣口閥門(mén)，待溫濕度計(jì)（3）和壓力傳感器（4）示數(shù)穩(wěn)定后，關(guān)閉密封標(biāo)定艙（1）的充氣閥門(mén)；

S5：拉曼光譜儀（5）、溫濕度計(jì)（3）和壓力傳感器（4）同時(shí)對(duì)密封標(biāo)定艙內(nèi)的氣體進(jìn)行測(cè)量；

S6：獲得拉曼信號(hào)峰面積Iw、密封標(biāo)定艙內(nèi)的溫度t和該溫度下的相對(duì)濕度RH_t、氣體壓力P，根據(jù)溫度t和相對(duì)濕度RH_t，計(jì)算獲得測(cè)試環(huán)境中水汽的分壓P_W和等效為20℃時(shí)的相對(duì)濕度RH₂₀；其中，水汽分壓Pw和等效為20℃時(shí)的相對(duì)濕度RH20的計(jì)算公式如下所示：

Pw=RHt*10[10.03086-1645.74834/(t+227.02)]

RH20=?RHt*10[6.6624*(t-20)/(t+227.02)]；

Pw?為水汽分壓，單位是帕（Pa）；t為密封標(biāo)定艙內(nèi)的溫度，單位是攝氏度（℃）；RH_t為t℃時(shí)的相對(duì)濕度；RH₂₀為將溫度t的相對(duì)濕度RH_t等效轉(zhuǎn)換為20℃時(shí)的相對(duì)濕度；

S7：重復(fù)步驟S3~步驟S6，完成多組溫濕度下水汽的標(biāo)定與檢測(cè)；

S8：分別繪制水汽分壓P_W?、等效相對(duì)濕度RH₂₀與水汽拉曼信號(hào)峰I_W的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；

所述原位標(biāo)定裝置包括密封標(biāo)定艙（1），所述密封標(biāo)定艙（1）內(nèi)安裝有拉曼探頭（2）、溫濕度計(jì)（3）和壓力傳感器（4）；還包括設(shè)置在密封標(biāo)定艙（1）外的拉曼光譜儀（5）、數(shù)據(jù)采集器（6）、激光器（7）和溫濕度發(fā)生器（8）；

所述激光器（7）與拉曼探頭（2）的輸入端相連用于向拉曼探頭（2）發(fā)射激光，所述拉曼光譜儀（5）與拉曼探頭（2）的輸出端相連用于接收拉曼探頭（2）發(fā)射的光信號(hào)；

溫濕度計(jì)（3）、壓力傳感器（4）和拉曼光譜儀（5）的輸出端均與數(shù)據(jù)采集器（6）相連；

所述溫濕度發(fā)生器（8）與密封標(biāo)定艙（1）連通用于調(diào)節(jié)密封標(biāo)定艙內(nèi)（1）的水汽含量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于拉曼探頭的水汽原位標(biāo)定方法，其特征在于，步驟S2中，拉曼光譜儀數(shù)據(jù)采集的總時(shí)間為200s，其中單次采集時(shí)間為20s，采集次數(shù)為10次；采集模式為累加模式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于拉曼探頭的水汽原位標(biāo)定方法，其特征在于，溫濕度發(fā)生器中產(chǎn)生的氣體為不同濕度的空氣，氣體濕度的范圍在5%~90%之間可調(diào)節(jié)，氣體溫度保持為20~25℃，壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮合嗤?/p>

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于拉曼探頭的水汽原位標(biāo)定方法，其特征在于，密封標(biāo)定艙外部的測(cè)試環(huán)境溫度為20℃的恒溫室。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于拉曼探頭的水汽原位標(biāo)定方法，其特征在于，所述的激光器（7）為Nd:YAG激光器，輸出功率范圍是0~1000mw，激光器（7）與拉曼探頭（2）通過(guò)輸入光纖連接，用于向拉曼探頭（2）輸入532nm波長(zhǎng)的連續(xù)激光。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于拉曼探頭的水汽原位標(biāo)定方法，其特征在于，所述拉曼探頭（2）通過(guò)輸出光纖與拉曼光譜儀（5）連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于拉曼探頭的水汽原位標(biāo)定方法，其特征在于，所述拉曼探頭（2）通過(guò)芯徑為580~620μm的輸出光纖與拉曼光譜儀（5）連接，通過(guò)芯徑為48~52μm的輸入光纖與激光器（7）連接。

8.如權(quán)利要求1所述拉曼探頭水汽原位標(biāo)定方法的應(yīng)用，其特征在于，用于密閉空間或開(kāi)放空間內(nèi)水汽的原位檢測(cè)和定量分析。