[發(fā)明專利]一種基于光柵調(diào)諧光源的氣體檢測(cè)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210535335.8
• 申請(qǐng)日: 2022-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN114965274A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卞超;張正東;李東風(fēng);譚婷月;陳軒;朱勝;程駿;甘強(qiáng);孫超;陶加貴;陳少波;趙科;胡成博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司超高壓分公司
• 主分類號(hào): G01N21/01
• 分類號(hào): G01N21/01;G01N21/17;G01N21/39
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11689
• 代理人: 鄭直

一種基于光柵調(diào)諧光源的氣體檢測(cè)裝置及方法，裝置包括：可調(diào)諧激光器，光聲池，可調(diào)諧激光器用于提供多種波段且功率穩(wěn)定的激光，光聲池包括進(jìn)光透鏡，出光透鏡，進(jìn)氣口，出氣口，激光通過進(jìn)光透鏡和出光透鏡進(jìn)入光聲池內(nèi)部，光聲池通過進(jìn)氣口和出氣口更換光聲池中的氣體，光聲池作為待測(cè)氣體的載體，光聲信號(hào)在此產(chǎn)生；還包括光柵和光譜儀，可調(diào)諧激光器，光柵，光譜儀和光聲池在同一水平位置；其中，光柵設(shè)置在可調(diào)諧激光器和光聲池之間，用于分散可調(diào)諧激光器提供的多種波段的激光，通過改變光柵的角度，得到不同波長的激光。此發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確性高，利用光柵對(duì)激光光源的波長進(jìn)行調(diào)諧并通過光譜儀，確保調(diào)諧波長的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光聲光譜氣體檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光柵調(diào)諧光源的氣體檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，有研究表明，可以利用氣體的光聲效應(yīng)來對(duì)氣體測(cè)量。在光聲光譜氣體檢測(cè)系統(tǒng)中，檢測(cè)系統(tǒng)能否滿足多種氣體在線檢測(cè)是很重要的因素。例如：當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，其內(nèi)部SF₆產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生多種分解組分，包括多種硫化物(例如:SO、SO₂、SOF₂等)。對(duì)于檢測(cè)不同的氣體，所需要選取的激光器的波長是不一樣的，且測(cè)量不同氣體中標(biāo)定系數(shù)也是不一樣的，因此，本文利用光柵和光譜儀，設(shè)計(jì)了一種可調(diào)諧光源的氣體檢測(cè)裝置及方法。

現(xiàn)有技術(shù)1(CN103033493A)“一種可調(diào)諧熒光定量PCR檢測(cè)系統(tǒng)”設(shè)光源、激發(fā)濾光片、二向色鏡、透鏡組、熱循環(huán)系統(tǒng)、可調(diào)諧濾光片、調(diào)諧控制單元、面陣探測(cè)器和信息分析處理單元，能對(duì)所有樣品進(jìn)行多波長熒光檢測(cè)成像。現(xiàn)有技術(shù)文件1的不足之處在于，該技術(shù)可調(diào)諧波長范圍較小，僅在690～795nm之間，大多數(shù)氣體檢測(cè)均不能滿足。此外，所設(shè)光源為LED燈或鎢燈，該光源發(fā)出的光線為發(fā)射光，裝置調(diào)諧困難，干擾較大。本發(fā)明利用光柵，可以對(duì)激光器的波長進(jìn)行大范圍的調(diào)諧，而且發(fā)出的激光為準(zhǔn)直光，結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)單，受環(huán)境干擾較小。

現(xiàn)有技術(shù)2(CN107883895A)“多光源激光檢測(cè)傳感器及其檢測(cè)方法”，包括：光源、成像透鏡、圖像傳感器、激光功率控制器和檢測(cè)信息處理器，所述的光源由至少二個(gè)激光發(fā)射裝置構(gòu)成，各激光發(fā)射裝置均與激光功率控制器相連接，各激光發(fā)射裝置發(fā)射的光面投射于待測(cè)物體表面形成線狀光紋；各激光發(fā)射裝置發(fā)射的面狀激光位于同一平面內(nèi)，且各激光發(fā)射裝置的發(fā)射角度相交。該多光源激光檢測(cè)傳感器能有效降低被測(cè)表面的相對(duì)面的反光干擾及檢測(cè)盲區(qū)、從而提高檢測(cè)精度。現(xiàn)有技術(shù)文件2的不足之處在于，該發(fā)明采用多種光源，極大的提高了制作成本和安裝難度。本發(fā)明僅一種光源，通過光柵對(duì)光源波長進(jìn)行調(diào)諧，縮小了成本。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于光柵調(diào)諧光源的氣體檢測(cè)裝置和方法，解決檢測(cè)不同的氣體，所需要選取的激光器的波長是不一樣的問題，和測(cè)量不同氣體標(biāo)定系數(shù)也是不一樣的問題，同時(shí)極大的提高了多種氣體檢測(cè)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)多種氣體在線檢測(cè)。

本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

一種基于光柵調(diào)諧光源的氣體檢測(cè)裝置，包括：可調(diào)諧激光器，光聲池，可調(diào)諧激光器用于提供多種波段且功率穩(wěn)定的激光，光聲池包括進(jìn)光透鏡，出光透鏡，進(jìn)氣口，出氣口，激光通過進(jìn)光透鏡和出光透鏡進(jìn)出光聲池，光聲池內(nèi)部充待測(cè)氣體，待測(cè)氣體通過進(jìn)氣口和出氣口進(jìn)出光聲池；

還包括光柵和光譜儀，可調(diào)諧激光器，光柵和光聲池在同一水平位置；

其中，光柵設(shè)置在可調(diào)諧激光器和光聲池之間，用于分散可調(diào)諧激光器提供的多種波段的激光，通過改變光柵的角度，得到不同波長的激光；

光譜儀設(shè)置在光柵和光聲池之間，用于檢測(cè)通過光柵分散之后的激光的波長。

氣體檢測(cè)裝置還包括麥克風(fēng)和音頻放大器，麥克風(fēng)的一端與光聲池連接，麥克風(fēng)的另一端與音頻放大器連接，麥克風(fēng)用于收集光聲池內(nèi)部的光聲信號(hào)，音頻放大器用于放大光聲信號(hào)。