基于tdlas的痕量气体浓度检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于气体监测领域，特别是涉及一种痕量气体浓度的检测装置。
【背景技术】
[0002]痕量气体是指体积浓度远远小于I%的气体，如大气中的碳氧、氮氧、硫氧的化合物等，其含量在ppm-ppb量级范围，精确测量这些痕量气体的组分、含量及其随时间、空间的分布变化，无论在环境保护还是在工业过程的系统优化和安全生产等方面都具有十分重要的意义。
[0003]目前气体监测有两大类方法:化学分析法和光谱分析法，化学法主要有色谱分析法，质谱分析法以及色谱-质谱联用分析法等，具有很高的灵敏度，测量结果的可信度高，但响应速度慢，无法在线应用。光谱法红外吸收法、差分光学吸收光谱技术(D0AS)、差分吸收雷达技术(DIAL)、傅立叶变换红外光谱技术(FTIR)、光声光谱技术(PAS)和可调谐激光吸收光谱法技术(TDLAS)等。TDLAS相较其它几种光谱法的优势在于:TDLAS的优势在于:(I)探测灵敏度高;一般可以达到ppm-ppt量级；(2)环境气体干扰小；(3)测量速度快:几秒；(4)可以在线应用。是近年来国内外研究热点和主流方向。
【发明内容】
[0004]为了解决目前气体测量装置的被测气体受背景气体交叉干扰导致，测量精度低，测量时间长，测量环境范围窄的问题，本实用新型的目的是提供一种基于TDLAS的宏量气体浓度检测装置。
[0005]为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0006]基于TDLAS的痕量气体浓度检测装置，其特征在于，包括信号发生器、锁相放大器、激光器驱动器、激光器底座、激光器、准直器、气室、光学镜片、聚焦器、探测器、数据采集卡、温度传感器、压力传感器、控制模块，所述的信号发生器的输出端分别与锁相放大器、激光器驱动器相连接，激光驱动器分别与激光器及控制模块相连接，激光器安装在激光器底座上，激光器输出光纤连接准直器，准直器安装在气室的入射端口；在气室内设有多个光学镜片，激光经气室内的光学镜片多次折射后，从出射端口射出；所述的气室出射端口安装聚焦器，聚焦器连接探测器，聚焦后的激光由探测器接收，探测器输出信号线连接锁相放大器，锁相放大器输出端连接至数据采集卡的输入端，温度传感器的探头安装在气室内的中心位置，温度传感器的输出信号连接至数据采集卡的输入端，压力传感器的输入端与气室出气口连接，压力传感器的输出端连接至数据采集卡的输入端，数据采集卡通过数据线与控制丰吴块相连接。
[0007]所述的气室为长光程气体吸收池，探测灵敏度可达ppm量级。
[0008]所述的基于TDLAS的痕量气体浓度检测装置，可对温度和压力参数的影响进行修正。
[0009]所述的基于TDLAS的痕量气体浓度检测装置，测量时间小于10s。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0011]本实用新型痕量气体浓度的检测装置，具有可消除背景气体交叉干扰、高精度测量、快速响应分析、可进行温度压力修正以适应恶劣测量环境的优点，探测灵敏度可达ppm量级，测量时间小于I Os。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构图。
[0013]图中:101信号发生器、102锁相放大器、103激光驱动器、104激光器底座、105激光器、106准直器、107气室、108光学镜片、109聚焦器、110探测器、111数据采集卡、112温度传感器、113压力传感器、114控制模块、115气栗、116流量计。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的技术内容作进一步详细描述。
[0015]基于TDLAS的痕量气体浓度检测装置，由信号发生器101、锁相放大器102、激光器驱动器103、激光器底座104、激光器105、准直器106、气室107、光学镜片108、聚焦器109、红外探测器110、数据采集卡111、温度传感器112、压力传感器113、控制模块114、气栗115、流量计116组成。信号发生器101的输出信号线与锁相放大器102以及激光驱动器103连接，激光驱动器103与激光器105以及控制模块114连接，激光器105安装在激光器底座104上，激光器105输出光纤连接准直器106，准直器106安装在气室107入射端口，激光经气室107内的光学镜片108多次折射后，从出射端口射出，出射端口安装聚焦器109，聚焦后的激光由探测器110接收，探测器110输出信号线连接锁相放大器102，锁相放大器102输出端连接至数据采集卡111输入端，温度传感器112的探头安装在气室107内的中心位置，温度传感器112的输出信号连接至数据采集卡111，压力传感器113的输入与气室107的出气口连接，压力传感器113的输出信号线连接至数据采集卡111，气栗115的输出端与气室107连接，气栗115的输入信号线连接至数据采集卡111，数据采集卡111通过数据线连接控制模块114。
[0016]本装置的工作原理叙述如下:
[0017]本测量装置进行气体测量时，通过气栗115与流量计116将待测气体充入气室107中，信号发生器101产生两路信号，一路参考信号送至锁相放大器102的参考端，一路调制信号送至激光驱动器103，调制激光器104的输出；激光器104输出的激光信号通过光纤传输，经准直器106准直后形成的准直光斑，在长光程气室107内经光学镜片108来回多次反射后，由聚焦器109汇聚于探测器110上;探测器110输出的信号输入到锁相放大器102的信号端，锁相放大器102获得的谐波信号通过数据采集卡111采集至控制模块114中进行数据的处理和运算，同时温度传感器112和压力传感器113实时测量气室107的温度和压力，温度传感器112和压力传感器113将测量的信号通过数据采集卡111反馈至控制模块114，控制模块114对气室107的环境温度和压力的变化引起的测量误差进行修正，得出准确的浓度值。
[0018]本实施方式中气室为长光程气体吸收池，探测灵敏度可达ppm量级。本装置可对温度和压力参数的影响进行修正，测量时间小于10s。
【主权项】
1.基于TDLAS的痕量气体浓度检测装置，其特征在于，包括信号发生器、锁相放大器、激光器驱动器、激光器底座、激光器、准直器、气室、光学镜片、聚焦器、探测器、数据采集卡、温度传感器、压力传感器、控制模块，所述的信号发生器的输出端分别与锁相放大器、激光器驱动器相连接，激光驱动器分别与激光器及控制模块相连接，激光器安装在激光器底座上，激光器输出光纤连接准直器，准直器安装在气室的入射端口；在气室内设有多个光学镜片，激光经气室内的光学镜片多次折射后，从出射端口射出;所述的气室出射端口安装聚焦器，聚焦器连接探测器，聚焦后的激光由探测器接收，探测器输出信号线连接锁相放大器，锁相放大器输出端连接至数据采集卡的输入端，温度传感器的探头安装在气室内的中心位置，温度传感器的输出信号连接至数据采集卡的输入端，压力传感器的输入端与气室出气口连接，压力传感器的输出端连接至数据采集卡的输入端，数据采集卡通过数据线与控制模块相连接。2.根据权利要求1所述的基于TDLAS的痕量气体浓度检测装置，其特征在于，所述的气室为长光程气体吸收池。
【专利摘要】本实用新型涉及气体监测领域的一种基于TDLAS的痕量气体浓度检测装置，由信号发生器、锁相放大器、激光驱动器、激光器、准直器、气室、光学镜片、聚焦器、探测器、数据采集卡、温度传感器、压力传感器组成，所述的信号发生器分别与锁相放大器、激光器驱动器相连接，激光驱动器分别与激光器及控制模块相连接，在气室内设有多个光学镜片，探测器输出信号线连接锁相放大器，锁相放大器输出端连接至数据采集卡的输入端，温度传感器、压力传感器的输出端连接至数据采集卡的输入端，数据采集卡通过数据线与控制模块相连接。本实用新型具有可消除背景气体交叉干扰、高精度测量、快速响应分析、可进行温度压力修正以适应恶劣测量环境的优点。
【IPC分类】G01N21/39
【公开号】CN205374298
【申请号】CN201620040067
【发明人】罗淑芹, 戴景民, 万福治, 李 昊, 李钊, 马颖
【申请人】鞍山哈工激光科技有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月15日