[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

说明书

本发明公开了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，包括检测传感器探头、检测仪主机，及安装在所述检测仪主机壳体内部的激光器、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。本发明所述可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪，采用光强调制技术，并对调制光谱进行小波分析后进行浓度计算，具有检测灵敏度高、检测稳定性好、检测时间短和检测精度高等特点，本发明所述在线检测仪，采用光纤与检测传感器探头相联，距离可达4KM，可固定使用也可便携使用，用于气体检测时，可选用手持、开放、固定式（单个或多个串联）气体探头。

技术领域

本发明涉及易燃气体检测技术领域，具体地，涉及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。

背景技术

我们在工作中经常接触燃料气体，其具有易燃、易爆、易溶于水、易挥发、剧毒，致癌、易通过皮肤吸收、对肝脏的损伤较大等特点。如：偏二甲肼，其是强还原剂，遇四氧化二氮等氧化剂立即着火，甚至爆炸。

常用的检测方法有滴定法、电化学方法、化学发光法、比色法、色谱法等，国标中规定该气体采用固体吸附法，但固体吸附剂的制备和吸附解吸过程繁锁、检测耗时，灵敏度和准确度低，不适合连续在线检测。在此基础上，用气相色谱质谱法提高了对偏二甲肼检测的灵敏度，方法上也相对简单快捷，采样效率也提高很多，但在测定之前也要配制标准储备液、衍生化试剂和采样吸收液，程序相对较多，做不到实时在线检测，国外产品价格非常高，因购入量非常少，无法满足工作上数量需求。

近年来，国内厂商也研制了激光光谱吸收检测气体的设备，经对产品进行测试，我们发现这类产品一是存在检测不稳定，在多次对同一样品气体进行检测时会出现多个值；二是检测时间相对较长；三是检测精度比较差，常规浓度下，一般误差在，有的甚至超过10％，有一些厂商自定标准为6％，远远不能满足我们的需求。

光谱吸收型光纤气体传感技术脱胎于激光光谱分析技术，结合现代光纤技术，将以前主要应用于实验室气体分析的激光光谱分析技术应用于工业现场。同时利用光纤的特点，使激光光谱分析技术在探测灵敏度、远程遥测、多点网络化测量方面有一个飞跃。

与其他的光纤气体传感技术相比，基于气体光谱吸收的光纤气体传感技术有灵敏度较高，响应速度快，抗温度、湿度等环境干扰能力强，气体传感探头结构可靠，安全程度高，易于形成网络等特点，它是目前最有用途和接近于实用化的一种光纤气体传感器。

光谱吸收型光纤气体传感器是应用较为广泛的一类气体传感器。它采用的是普通光纤或多模光纤，这种传感器由光源、气室、双波束或双波长的光路以及信号处理4个环节组成。光源通常采用半导体激光器，包括发光二极管、激光二极管和分布反馈式半导体激光器(DFBLD，Distributed Feedback Laser Diode)，极少数情况采用连续光源和气体激光器(如CO₂激光器)。采用半导体光源的原因是其驱动电路简单、易于光纤耦合、体积小、功耗低、寿命长、成本低等。气体吸收路径是影响检测气体灵敏度的一个重要因素，其结构大致可分为单光程吸收透射检测和反射检测2种，目前反射型(包括怀特腔)的多次反射增加了吸收路径长度，检测灵敏度可以较大幅度地提高，但实际上因多次反射会造成耦合状态易受振动影响的后果，因此无实际意义。

在气体、液体、固体、半固体样品分析中，常用的方法是光谱分析法，设备为光谱仪，根据相关文献分析，基于迈克尔逊干涉仪的傅立叶变换红外光谱仪性能最优，其它类型的光谱仪光谱分辨率较低。

傅立叶变换红外(FTIR)光谱方法是利用干涉图和光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图并对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究光谱图。由于其多通道、高通量、高信噪比和高分辨率等优点，FTIR光谱仪已经成为物质定性鉴别和定量分析中应用最为广泛的仪器。