[发明专利]一种气体浓度检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体浓度检测技术领域，具体涉及一种气体浓度检测装置及方法。

背景技术

现今，利用非分散红外光谱技术，即红外吸收法，可实现对气体浓度的检测。

因为，依据朗伯—比尔定律，气体吸收单色光的程度，即吸光度A与该气体的浓度c成正比，数学表达式为：

A=lgI0I=abc]]>

其中，A为吸光度；I₀为入射光强度；I为通过待检测气体后的透射光强度；a为吸收系数；b为气室的长度，为常数；c为气体的浓度。

现有技术的红外气体检测装置原理框图如图1所示，结构示意图如图2所示，包括：红外光源1、红外池2、滤光片3、检测器4、第一光窗5、第二光窗6、进气口7和出气口8，其中红外池2内壁镀金，内部充满有待检测气体。当红外光源1发出的红外光通过红外池2时，一部分能量被气体中的气体分子如SO₂、CO₂、NO、NO₂、CH₄等吸收，光的强度会有所减弱，由于气体分子只吸收特定波长的红外光，未被气体分子吸收的光量透射出去，射入滤波片3，滤波片3吸收掉特定波长以外的光量后，将剩余的红外光量送入检测器4，检测器4将根据特定波长的红外光光量的强弱变化转换为电信号，计算出待检测气体的吸光度，由于待检测气体的吸光度与该气体的浓度成正比，只要测定吸光度就可以确定待检测气体的浓度。

如图3所示，现有技术另一实施例的非分光红外气体检测器，包括：红外光源1、镀膜气室2、红外传感器3、传感器测控系统4。因为红外光源1为非激光光源，其发散角一般都较大，能直达红外传感器3的信号强度较小，必须经镀膜气室2的反光膜多次反射后才能有足够强度的信号到达红外传感器3，镀膜气室2是典型的漫反射红外池。

图3所示的装置，需要在气室内镀反光膜，一般为镀金，来达到对红外光高反射的效果，以使红外光能够顺利到达检测器。气室内壁一旦受到颗粒附着污染，就会导致反射率减小、检测器信号下降。

如图4所示，现有技术另一实施例的红外气体检测器，包括：红外光源1、反射体2、同步马达3、切光器4、样气室5、前吸收室6、后吸收室7、毛细管8、半导体传感器9、滤光片10，其中红外光源1为发热灯丝。由于红外光源1为发热灯丝，所发出的光很发散，样气室5及前吸收室6都需要镀反光膜，使得红外线能够在前吸收室6中各处光强均匀一致。

图4所示的装置，也需要在气室内镀反光膜，使红外光的光程增加，进而引起气压变化。气室内壁一旦受到污染，就会导致信号下降。

可见，现有技术中容纳待检测气体的气室为漫反射型红外池，因为各气体吸收的预设波长多在1.5μm～15μm波段，属中远红外波段，此波段的激光器种类少而且价格昂贵，而常用的光源都是发散角度较大的热光源，产生的红外线经对红外光高反射率的内壁镀金的红外池多次反射，最后到达检测器。由于待检测气体如SO₂、CO₂、NO、NO₂、CH₄等，一般由燃料如煤炭或石油的燃烧产生，燃烧生成或产生多种固体颗粒，虽经过滤装置仍难以完全清除，时间一长则会附着在镀金层表面，随时间积累，会吸收射到内壁上的部分红外线，使反射率下降，表现为仪器检测器收到的信号强度逐渐下降，即产生信号漂移，此时再用现有技术的气体浓度检测装置检测气体浓度，精确度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如何降低甚至避免受红外池内壁反射率变化的影响，提高气体浓度检测的精确度。

针对上述问题，本发明提出了一种气体浓度检测装置，包括：

光源，用于发出红外光；

第一光学元件，位于所述光源的出光侧，用于缩小红外光的发散角；

红外池，位于所述第一光学元件的出光侧，内部充满待检测气体，用于吸收红外光中波长等于预设波长的光；

滤光片，位于所述红外池的出光侧，用于吸收红外光中波长不等于预设波长的光；