一种TDLAS气体浓度检测系统的制作方法

文档序号:11072827阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种TDLAS气体浓度检测系统,其特征在于:所述系统包括发射单元,传输单元、接收单元和中央处理单元;

所述发射单元包括信号发生器、激光驱动板和激光器,所述信号发生器的输出端与激光驱动板的输入端相连接设置,该激光驱动板的输出端与激光器的输入端相连接设置;

所述传输单元包括激光准直器、气体吸收池和气路系统,所述激光准直器的输入端与激光器的输出端相连接设置,该激光准直器的输出端与气体吸收池的输入端相连接设置,该气体吸收池与气路系统相连接设置;

所述接收单元包括光电探测器、前置放大器和锁相放大器,所述光电探测器的输入端也与气体吸收池的输出端相连接设置,该光电探测器的输出端与前置放大器的输入端相连接设置,该前置放大器的输出端与锁相放大器的输入端相连接设置;

所述中央处理单元包括数据采集卡和上位机,所述数据采集卡的输入端与锁相放大器的输出端相连接设置,该数据采集卡的输出端与上位机的输入端相连接设置;

所述信号发生器的输出端也与锁相放大器的输入端相连接设置,信号发生器输出正弦波为锁相放大器提供参考信号;

所述信号发生器向激光驱动板输出信号,该激光驱动板接收信号并驱动激光器输出激光,激光器出射激光通过激光准直器对气体吸收池中的气体进行监测,监测后的激光由光电探测器接收并转化为电信号,携带有气体吸收信息的电信号经前置放大器放大后由锁相放大器解调出二次谐波信号,利用数据采集卡得到数字信号,利用上位机进行后续的分析处理反演出被测气体浓度值。

2.根据权利要求1所述的TDLAS气体浓度检测系统,其特征在于:所述信号发生器采用的型号为TFG6930A,为独立双通道数字信号发生器,两路输出信号的频率、幅度和偏移可以联动,输出可以叠加;TFG6930A内置5种标准波形和50种任意波形,10Vp-p的幅值特性以及最高30MHz的频率输出,还具有0.2mV的幅度分辨率及1uHz的频率分辨率;

所述信号发生器输出扫描信号幅度为200mV,频率为5Hz,调制信号幅度为600mV,频率为30kHz;

所述激光驱动板包括激光电流驱动板和激光温度驱动板,驱动电流为50mA,温度为29℃,其中,激光电流驱动板型号为LDX-3100,是一款专门为可调谐半导体激光器提供驱动电流的电路板卡,分恒流和恒能两种模式,为二极管提供范围0~250mA的驱动电流;激光温度驱动板型号为LDT-5100;

所述激光器采用的是武汉欧迪公司蝶形封装的分布反馈式半导体激光器,波长为1512nm,光强为4.97dB,峰宽小于0.2nm。

3.根据权利要求1所述的TDLAS气体浓度检测系统,其特征在于:所述气体吸收池材料采用蒙乃尔合金制成,吸收池长度为0.5m,折返后光程长度为1m,两端采用CaF2材料光学窗,适合红外光透过,且采用10°倾角的空间结构;

所述气体吸收池采用直角棱镜结构作为反射元件。

4.根据权利要求1所述的TDLAS气体浓度检测系统,其特征在于:所述光电探测器为武汉欧迪公司的PD500铟镓砷光电二极管;

所述前置放大器选择的是FEMTO公司生产的DLPCA-200型号的前置放大器;

所述锁相放大器选择的FEMTO公司生产单LIA-MVD-200-H。

5.根据权利要求1至4任一项所述的TDLAS气体浓度检测系统,其特征在于:所述传输单元还包括样气过滤设备和尾气处理设备,所述气路系统与样气过滤设备的输出端相连接设置,该气路系统的输出端与尾气处理设备的输入端相连接设置,所述样气过滤设备能够滤除掉样气中的颗粒物及油污,过滤后的被测气体进入气路系统中,尾气排入尾气处理设备,经尾气处理设备处理后排出。

6.根据权利要求1至4任一项所述的TDLAS气体浓度检测系统,其特征在于:所述气体吸收池的进气端通过球阀、减压阀与气路系统相连接设置,该气体吸收池的进气端还通过球阀、减压阀与零气相连接设置,气体吸收池的进气端与球阀之间设置带负压的压力表,该气体吸收池的出气端通过球阀与气泵相连接设置,该气泵可将气体吸收池内的气体抽出。

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