[发明专利]一种可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪

权利要求书

1.一种可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪，其特征在于，包括配合安装的多类型检测传感器探头和检测仪主机，该检测仪主机的外部具有壳体；在所述检测仪主机的壳体内部配合安装有激光器、电路板、供电电池以及设置在所述壳体外部的显示屏、报警器和通信接口；

通过检测仪主机，将光纤与检测传感器探头相联，采用半导体激光器的TDLAS 的光强调制技术进行光调制，用光强交变的调制光进行检测，在检测扫描、采样控制电路的控制下进行数据采集，获得检测调制光谱，并对调制光谱进行小波分析后进行浓度计算；

所述检测仪主机，包括中央处理机，可进行光调制的激光器，依次自待检测光源连接至所述检测传感器探头、光电传感器、放大及滤波模块和数据采集模块；

依次自所述检测扫描、采样控制模块，接至所述光调制模块、激光器控制模块、A/D 采集模块；

依次自所述中央处理机连接至检测扫描、采样控制模块；

所述光电传感器对检测调制光进行光电转换后的预处理，包括自平衡检测、锁相放大及滤波；

所述数据采集对光电传感器且经预处理的信号进行数字化采集，并贮存至中央处理机的存贮器中；

和/ 或，

所述中央处理机对数据采集系统采样得到的数据进行处理的操作，具体包括：对检测得到的调制图谱数据进行小波分析；依据Lambert-beer 定律，使用Marquardt 非线性最小二乘法，将标准谱与实际测量得到的测量谱进行拟合，得到实际气体浓度的最优解。

2. 根据权利要求1 所述的可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪，其特征在于，所述中央处理机，包括CPU 板，以及设置在CPU 外围、且通过DIMM200 插槽与CPU板相连接的功能板；所述功能板，能够实现检测光控制及数据采集系统的所用功能的功能板。

3. 根据权利要求2 所述的可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪，其特征在于，所述CPU 板包括ARM 和DSP 微处理芯片，以及分别与所述ARM 和DSP 微处理芯片连接的存储器、时钟电路和供电电源模块；

和/ 或，

所述功能板，包括能够对半导体激光器进行驱动和控制的激光控制器，能够与所述激光控制器连接的激光调制电路，能够与所述激光控制器、数据采集连接的检测扫描采样控制电路，A/D 数据采集电路，以及分别与所述供电电源模块、显示屏、报警器和通信接口连接的相应功能接口。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪，其特征在于，所述检测传感器探头，具体为采用空间反射结构的长光程光谱吸收式气体传感器探头；开放式气体传感器探头；设备标定传感器探头；液体传感器探头。

5. 根据权利要求4 所述的可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪，其特征在于，所述采用空间反射结构的长光程光谱吸收式气体传感器，包括传感器壳体，安装在所述传感器壳体内部的传感器芯体，安装在所述传感器芯体两端的一对橡胶固定垫，以及套装在所述传感器芯体上的防尘防潮网；在所述传感器芯体内安装有激光发射、接收头、反射棱镜组及薄膜遮光片；所述防尘防潮滤网，具体是套装在传感器支架上的双层柔性材料网，两层中间含有防潮材料，在整体传感器结构中是套装在芯体两端橡胶垫之间的位置；

安装时，通过在所述传感器芯体两端安装一对橡胶固定垫后，再将安装有一对橡胶固定垫的传感器芯体安装在传感器壳体内。

6. 根据权利要求5 所述的可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪，其特征在于，所述传感器芯体，包括芯体主构件支架，还包括反射棱镜与激光发射、接收头，用于固定所述反射棱镜与激光发射、接收头的支架、金属固定板、橡胶垫，以及安装在所述反射棱镜与芯体主构件之间的薄膜垫片；

组装时，分为芯体组装和传感器组装两部分；芯体组装时，将激光发射、接收头通过螺纹拧接到激光发射、接收头及小棱镜支架上，在传感器支架的一端放置薄膜垫片及小棱镜组，再安装激光发射、接收头及小棱镜支架，通过所述金属固定板及橡胶垫固定在传感器支架上，在传感器支架的另一端放置薄膜垫片及大棱镜，再安装大棱镜支架，最后通过所述金属固定板及橡胶垫将大棱镜固定在传感器支架上，完成芯体组装；传感器组装时，将防尘防潮滤网套装在芯体上，在芯体两端安装橡胶垫后，安装于传感器的金属罩网内，再安装传感器联接件，用8 个小螺钉将传感器联接件与金属罩网固定，捋顺好光纤，将橡胶封头安装于传感器联接件中即完成传感器的组装；和/ 或，

所述传感器芯体与传感器壳体之间采用柔性联接；和/ 或，

所述反射棱镜与芯体结构支架之间采用薄膜垫片联接；和/ 或，

所述反射棱镜的反射面采用空间反射结构，所述空间反射结构，具体为：以俯视平面为水平面说明空间反射，检测激光从发射头发出后经大棱镜水平反射至接收头端的第一个小棱镜，此小棱镜进行向上垂直反射至大棱镜，大棱镜再水平反向反射，再至发射端的第一个小棱镜，该小棱镜再向上垂直反射至大棱镜，此理，经过所有小棱镜反射后，最后经大棱镜反射回激光接收头；以四个小棱镜计算，光程为反射腔距离的10 倍；根据光程需求能够增减小棱镜数量；和/ 或，

所述传感器支架采用高强度光路元器件支架，使光纤探头、反射棱镜和传感器支架形成一个抗震整体；和/ 或，

所述激光发射、接收头，采用小型渐变折射率透镜；和/ 或，

所述反射棱镜的数量及大小根据实际需求确定：当光程低于1M 时，采用一大两小反射棱镜；当光程大于1M 时，采用一大四小反射棱镜，还能够根据光程需求增加反射镜数量。