[发明专利]氧气浓度检测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧气浓度检测仪，属于气体浓度检测技术领域。

背景技术

对氧气浓度的精确和低成本测量在环境监测、生物医疗和工业节能等领域都具有重要意义。针对不同的具体应用对象，人们发展了各种不同种类的测氧仪，测量原理主要是基于固态电解法、顺磁法、电化电池法、化学发光法等。然而以上这几种技术都是接触测量，在工业应用中容易出现使探测装置中毒现象，并且传感探头易受腐蚀，影响仪器的使用寿命，在使用过程中需要经常校准才能保证测量的准确性。

相比之下，基于激光光谱技术的氧气测量仪具有非接触、响应速度快、使用寿命长的优势。尤其是基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的测氧仪器更是具有高灵敏、低能耗、小型化的优点。但是TDLAS技术的缺点是：为了实现对目标气体的测量，对光源的单模输出具有很高的要求，通常的TDLAS系统必须使用单模二极管激光器才能满足这种输出的要求，而单模二极管激光器的工艺复杂性导致它的成本很高。此外，单模二极管激光器的输出波长对工作温度变化十分敏感，必须采用严格的温控设施，这提高了系统的复杂性，并且即使这样也难以保证仪器在复杂多变的工业环境中实现长期稳定测量，因此限制了基于TDLAS技术的测氧仪的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有基于光谱技术的测氧仪使用单模二极管激光器成本高、输出波长对温度变化敏感的问题，提供了一种采用可调谐多模二极管激光器的氧气浓度检测仪，它利用空气中的氧气作为参考气体，实现对氧气浓度的检测。

本发明由信号发生器、驱动器、可调谐多模二极管激光器、准直透镜、分光镜、样品池、第一聚焦透镜、第一光电探测器、反射镜组、第二聚焦透镜、第二光电探测器、A/D转换器和计算机组成，信号发生器的一个输出端连接驱动器的输入端，驱动器的输出端连接可调谐多模二极管激光器的输入端，可调谐多模二极管激光器的输出光入射到准直透镜内，经准直透镜透射得到平行光，所述平行光经分光镜分成透射光和反射光，所述透射光经过样品池后入射到第一聚焦透镜，经第一聚焦透镜聚焦后入射到第一光电探测器的光信号输入端，所述反射光经反射镜组反射后入射到第二聚焦透镜，经第二聚焦透镜聚焦后入射到第二光电探测器的光信号输入端，信号发生器的另一个输出端连接A/D转换器的第一输入端，第一光电探测器的电信号输出端连接A/D转换器的第二输入端，第二光电探测器的电信号输出端连接A/D转换器的第三输入端，A/D转换器的输出端连接计算机的输入端，样品池中的介质是待测氧气气体，可调谐多模二极管激光器的中心波长为760nm。

本发明的优点是：

本发明能够实现在监测仪器处于复杂多变环境的情况下对氧气浓度的精确检测。在具备TDLAS技术高灵敏、高选择、快速响应的基础上，通过采用生产工艺简单、价格低廉的760nm可调谐多模二极管激光器作为光源，多模二极管激光器的成本仅为同类单模二极管激光器的十分之一，大大降低了测量装置的成本；通过引入关联光谱技术利用空气中的氧气做适时关联校准，对激光输出波长的稳定性要求大大降低，测量结果对环境温度变化不再敏感，提高了长期测量的稳定性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式由信号发生器1、驱动器2、可调谐多模二极管激光器3、准直透镜4、分光镜5、样品池6、第一聚焦透镜7、第一光电探测器8、反射镜组9、第二聚焦透镜10、第二光电探测器11、A/D转换器12和计算机13组成，信号发生器1的一个输出端连接驱动器2的输入端，驱动器2的输出端连接可调谐多模二极管激光器3的输入端，可调谐多模二极管激光器3的输出光入射到准直透镜4内，经准直透镜4透射得到平行光，所述平行光经分光镜5分成透射光和反射光，所述透射光经过样品池6后入射到第一聚焦透镜7，经第一聚焦透镜7聚焦后入射到第一光电探测器8的光信号输入端，所述反射光经反射镜组9反射后入射到第 二聚焦透镜10，经第二聚焦透镜10聚焦后入射到第二光电探测器11的光信号输入端，信号发生器1的另一个输出端、第一光电探测器8和第二光电探测器11的电信号输出端分别连接A/D转换器12的一个输入端，A/D转换器12的输出端连接计算机13的输入端，样品池6中的介质是待测氧气气体，可调谐多模二极管激光器3的中心波长为760nm。

可调谐多模二极管激光器3的波长为760nm-765nm可调。