用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置的制作方法

本发明属于激光光谱气体检测，具体涉及一种用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置。

背景技术：

1、随着新能源的开发利用，氢能因其清洁环保、热值高、来源多样等优点，成为有发展前景的新能源之一，但是氢气作为能量源，具有密度小、着火能低及爆炸极限广等特性，氢气泄漏产生的安全问题不可忽视。可调谐二极管激光吸收光谱技术 (tunable diodelaser absorption spectroscopy, tdlas)具有灵敏度高、选择性强、响应速度快等优点，广泛应用于气体检测领域。对于不同的检测工况，要求实验装置能够模拟出不同的检测环境，因此设计用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置对被测气体温度的调节具有重要意义。

2、关于tdlas的研究主要致力于温度、压力等参数与气体谱线强度、线型、浓度反演结果的关系。现有的实验装置，对气体温度的调节范围小，研究气体的浓度与温度的关系时，需要准备多台实验装置，而温度的变化影响气体吸收谱线强度，检测过程中温度改变会影响检测结果。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置，用以解决上述针对温度改变影响检测结果的问题，通过在气体池管上缠绕换热管，利用加热冷却循环器对气体池管进行冷却或加热，使气体池管达到预定的温度，通过安装在气体进出口的质量流量计和压力阀控制气体池管的内部压力，同时设置保温隔热层，保证气体池管在检测过程中能保持恒定的温度，保证气体浓度检测的准确性，提高检测精度。

2、本发明采用的技术方案为：一种用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置，实验装置包括一号工控箱、维修门、二号工控箱、三号工控箱、bnc接头、绝缘套管、法兰、压力阀、气体出口、气池、换热管、温度传感器和气体进口；所述换热管均匀地铺设在气池的外壁上，换热管与加热冷却循环器连通，用于加热或者冷却气体池管的温度，以便控制气体池管的内部气体温度；所述法兰安装在气池的两端；所述温度传感器的数量为两个，其分别安装在法兰的内壁上，用于测量气池的温度变化；所述三号工控箱和一号工控箱的外侧分别安装有bnc接头，bnc接头分别通过绝缘套管与气体出口和气体进口的螺纹连接管连通，气体出口和气体进口分别通过螺纹管与气池连通；所述三号工控箱与二号工控箱通过绝缘套管和bnc接头相连，二号工控箱通过绝缘套管和bnc接头与一号工控箱相连；所述三号工控箱内设置有能够将太阳能转化为电能的蓄电池；所述二号工控箱内设置有用于收集环境温度、湿度、噪声、风速风向、光照度、pm2.5以及降水量数据的采集模块；所述一号工控箱内设有tdlas控制模块、doas控制模块、光伏板调节模块以及气体检测望远镜旋转控制模块，一号工控箱开有维修门上；所述bnc接头与绝缘套管内的bnc接线连接；所述压力阀安装气体出口的螺纹连接管上，所气体出口和压力阀之间设置有用于检测气池内部压力的压力传感器。

3、进一步地，所述气池为钛合金管。

4、进一步地，所述气池的外部套裹有保温隔热层，所述换热管设置在气池与保温隔热层之间，其贴靠在气池的外表面上。

5、进一步地，所述保温隔热层为玻璃纤维保温层。

6、进一步地，所述换热管为紫铜换热管。

7、本发明的有益效果：与现有技术相比优点如下：

8、（1）、本实验装置能够通过在气体池管上缠绕的换热管，对气体池进行加热或冷却，可以模拟出不同温度下的实际检测环境，使气体池管达到预定的温度，通过安装在气体进出口的质量流量计和压力阀控制气体池管的内部压力，同时设置的保温隔热层，保证气体池管在检测过程中能保持恒定的温度，保证气体浓度检测的准确性，提高检测精度；

9、（2）、能够方便快捷地控制温度和压力，同时利用可调谐半导体激光吸收光谱技术对多种气体进行检测，具有灵敏度高、响应速度快、覆盖范围广等优势；

10、（3）、实验装置结构简单，易于操作，有效地提高了工作效率，解决了非常温工况下氢气吸收光谱特性测量难题，减少了实验误差，提高了检测的准确性，具有较大实用价值。

技术特征：

1.一种用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置，其特征在于：实验装置包括一号工控箱、维修门、二号工控箱、三号工控箱、bnc接头、绝缘套管、法兰、压力阀、气体出口、气池、换热管、温度传感器和气体进口；所述换热管均匀地铺设在气池的外壁上，换热管与加热冷却循环器连通；所述法兰安装在气池的两端；所述温度传感器的数量为两个，其分别安装在法兰的内壁上；所述三号工控箱和一号工控箱的外侧分别安装有bnc接头，bnc接头分别通过绝缘套管与气体出口和气体进口的螺纹连接管连通，气体出口和气体进口分别通过螺纹管与气池连通；所述三号工控箱与二号工控箱通过绝缘套管和bnc接头相连，二号工控箱通过绝缘套管和bnc接头与一号工控箱相连；所述三号工控箱内设置有能够将太阳能转化为电能的蓄电池；所述二号工控箱内设置有用于收集环境温度、湿度、噪声、风速风向、光照度、pm2.5以及降水量数据的采集模块；所述一号工控箱内设有tdlas控制模块、doas控制模块、光伏板调节模块以及气体检测望远镜旋转控制模块，一号工控箱开有维修门上；所述bnc接头与绝缘套管内的bnc接线连接；所述压力阀安装气体出口的螺纹连接管上，所气体出口和压力阀之间设置有用于检测气池内部压力的压力传感器。

2.根据权利要求1所述的用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置，其特征在于：所述气池为钛合金管。

3.根据权利要求1所述的用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置，其特征在于：所述气池的外部套裹有保温隔热层，所述换热管设置在气池与保温隔热层之间，其贴靠在气池的外表面上。

4.根据权利要求3所述的用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置，其特征在于：所述保温隔热层为玻璃纤维保温层。

5.根据权利要求1所述的用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置，其特征在于：所述换热管为紫铜换热管。

技术总结
本发明属于激光光谱气体检测技术领域，具体涉及一种用于测量氢气非常温工况近红外吸收光谱特性的实验装置，包括一号工控箱、二号工控箱、三号工控箱、BNC接头、绝缘套管、法兰、压力阀、气体出口、气池、换热管、温度传感器和气体进口；换热管与加热冷却循环器连通；述温度传感器分别安装在法兰的内壁上；三号工控箱和一号工控箱与气体出口和气体进口连通；三号工控箱与二号工控箱相连，二号工控箱与一号工控箱相连；三号工控箱内设置有蓄电池；二号工控箱内设置有采集模块；一号工控箱内设有控制模块；BNC接头与绝缘套管内的BNC接线连接。用以解决温度改变影响检测结果的问题，保证了气体浓度检测的准确性，提高了检测精度。

技术研发人员：冯其栋,陈淑贤,罗乂郎,李栋,王迪,吕妍,濮御,李玉爽,李雪松,周围
受保护的技术使用者：杭州市能源集团工程科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15