进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]如图1所示，红外光源1、滤光轮2、滤光片3构成本发明的光学模块。红外光源I采用HawkEye公司IR-75型脉冲调制红外光光源，输出波长覆盖1000-20000nm，最大可调制频率为70Hz。其脉冲调制信号由数据采集及控制模块13提供，调制频率3Hz。红外脉冲光源输出的光信号经滤光轮2中的6组滤光片3进行波长调制。滤光轮采用ThorLabs公司FW102C型，其具有6个滤光片镶嵌孔，数据采集及控制模块13通过RS232接口与滤光轮连接并控制滤光轮旋转来选择不同的滤光片以实现对不同气体浓度进行检测，并可通过串口读取滤光轮当前所处状态。
[0026]光学模块输出的脉冲红外光信号经光声池入光口上的宽谱玻片4入射到光声池7内腔中，光声池7内腔中的样本气体吸收该光信号后受到激发，随即以热能释放的方式退激，释放出的热能使气体产生压力波，压力波的强弱与气体浓度成正比。通过微音器8对压力波信号进行探测，再经前置放大器输出为电信号。本发明所采用的微音器8是G.R.A.S公司的40AD型压力场传声器和26CA型恒流源前置放大器组成。数据采集及控制模块13与恒流源前置放大器12连接，负责提供24V，4mA恒流驱动信号。
[0027]所述的光声光谱检测模块包括光声池、微音器(含前置放大器)及带通滤波放大电路。光声池为非共振式采用铜材质，由一个18厘米长、直径12厘米的圆柱和一个17.5厘米长、直径13厘米的圆柱组成L型内腔。直径12厘米的圆柱开孔处安装有宽谱玻片，作为脉冲红外光源的入光口，直径13厘米圆柱用于安装微音器和前置放大器。如图2所示，带通滤波放大电路12包含恒流源电路121、一级放大电路122、高通滤波电路123、低通滤波电路124、二级放大电路125、放大倍数控制电路126、低通滤波电路127组成。恒流源电路与前置放大器连接提供24V、4mA恒流驱动信号，前置放大器的输出信号经过一级放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路和二级放大电路进行带通放大滤波，带通频率为1-lOHz。数据采集及控制电路13与放大倍数控制电路12设定二级放大电路的放大倍数，从而实现对电路总的放大倍数的动态调节。带通滤波放大电路12的输出与数据采集及控制电路连接，由数据采集及控制电路进行数据采集及处理。具体地，低通滤波电路127将信号输出给数据采集及控制模块13，数据采集及控制模块13根据滤光轮2具体选择的滤光片3来确定相对应的放大倍数，通过放大倍数控制电路126来控制实施。
[0028]微音器的输出与带通滤波放大电路连接，数据采集及控制模块通过连接到放大倍数控制电路的I/O 口动态调节放大倍数，经过滤波放大后的信号输入到数据采集及控制模块进行数据采集及处理。
[0029]光声池7的进气口 5通过气管与1#电池阀9的输出口连接，1#电磁阀9的输入与气管连接用于输入待测气体样本;光声池7的出气口 6与2#电磁阀的输入口通过气管连接，2#电磁阀的输出口与真空栗的输入口用气管连接。开始检测时，数据采集及控制模块13通过打开I #电磁阀9，将待测气体样本引入到光声池内腔，然后关闭I #电磁阀9，待光声池7内腔气体稳定后，开始一次测量。完成测量后，数据采集及控制模块打开2#电磁阀10，启动真空栗11，将光声池内腔中的气体样本抽出，然后关闭2#电磁阀与真空栗，即完成一次测量周期。所述的数据采集及控制模块与带通滤波放大电路的输出连接，进行模数转换、数据处理最终得到被测气体的浓度值。
[0030]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于脉冲红外光源的光声光谱气体检测装置，其特征在于，所述装置包括红外光源、滤光轮、光声池、微音器、带通滤波放大电路和数据采集及控制模块； 所述的滤光轮安装多组不同的滤光片，可控制滤光轮选择任意一组滤光片； 所述红外光源发出的脉冲信号经过所述滤光轮后进入所述光声池，所述光声池中的样品气体吸收该信号后受到激发产生压力波； 所述微音器设置在所述光声池中，将所述压力波转换为电信号； 所述电信号通过所述放大电路放大后被所述数据采集及控制模块采集并处理，由此完成气体检测。2.根据权利要求1所述的基于脉冲红外光源的光声光谱气体检测装置，其特征在于滤光轮中安装的滤光片均为中红外滤光片。3.根据权利要求1所述的基于脉冲红外光源的光声光谱气体检测装置，其特征在于光声池中安装的为压力场型微音传感器。
【专利摘要】本发明公开了一种脉冲红外光源的光声光谱气体检测装置，采用红外光源作为发射光源，并对光源进行脉冲调制，能对所有红外光源发射光谱范围内有较大吸收的气体进行浓度检测。本发明使用滤光轮+滤光片来实现对特定气体的浓度进行检测，滤光轮可安装六个滤光片，通过串口控制滤光轮旋转来选择不同的滤光片可实现最多六种气体的同时检测。光声池内腔的待测气体吸收特定波长的光信号后产生的光声效应通过微音器转换为电信号，输入带通滤波放大电路，再经过数据采集及控制模块进行分析计算得到各种气体的浓度。本发明可定量检测CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等六种气体，适用于变压器油中气体现场检测。
【IPC分类】G01N21/17
【公开号】CN105548024
【申请号】CN201610023624
【发明人】朱旭, 石城, 王振, 金建平, 吕文强
【申请人】湖北索瑞电气有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月14日