[发明专利]基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测装置和方法

权利要求书

1.一种基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)搭建基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测装置；

所述检测装置包括函数信号发生器、激光器、准直器、流量计、气泵、herriott吸收池、温度传感器、压力传感器、聚焦透镜、光电探测器、前置放大器、数字锁相放大器、微处理器和计算机；

函数信号发生器的输出端分别与激光器和数字锁相放大器的输入端连接；激光器通过光纤与准直器连接；准直器设置在herriott吸收池的入射端口前的入射光路上；流量计与气泵通过输气管依次连接在herriott吸收池进气口处；温度传感器的探头安装在herriott吸收池内，温度传感器的输出端与微处理器连接，压力传感器设置在herriott吸收池的气体出口处，压力传感器输出端与微处理器连接；聚焦透镜设置在herriott吸收池出射端口的出射光路上；光电探测器设置在聚焦透镜的焦点处，光电探测器的输出端与前置放大器的输入端连接；前置放大器的输出端与数字锁相放大器的输入端连接；数字锁相放大器的输出端与微处理器连接；微处理器与计算机通信连接，微处理器内设有修正模块，所述修正模块用于对检测到的气体浓度值进行修正；

激光器的光出孔、准直器的光入孔和光出孔、herriott吸收池的光入孔和光出孔均设置在同一直线上；

2)将入射激光调整为参考波长的入射激光；

3)将调整后的入射激光准直，准直后的入射激光被herriott吸收池内的CO吸收并转化为出射激光；测量吸收池内的压强和温度值；

4)将出射激光转化为电信号，并对电信号进行放大；

5)对放大后的电信号进行低通滤波，微弱电信号提取以及谐波检测，完成二次谐波的采集与提取；

6)对二次谐波进行A/D转换，对气体浓度进行反演，得到修正前不同温度压力下的气体浓度值C(xy)，对测量的温度与压强信号进行A/D转换，得到温度值y与压强值x；

7)微处理器对气体浓度值进行修正，微处理器内设有修正模块，所述修正模块包含修正公式：

C(0)＝C(xy)/(0.615-0.0015x+0.0175y-5.438×10^-6x²-0.00011xy-0.000025y²-

2.9255×10^-7x²y+3.3185×10^-6xy²-3.292×10^-6y³)

其中：

x表示吸收池内压强值(kPa)；

y表示吸收池内温度值(℃)；

C(xy)表示修正前不同温度压力下的气体浓度值(ppm)；

C(0)表示修正后常温常压下的气体浓度值(ppm)；

8)显示修正后的气体浓度值。

2.根据权利要求1所述的基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测方法，其特征在于：激光器为DFB激光器，herriott吸收池为长光程吸收池。

3.根据权利要求1或2所述的基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测方法，其特征在于：光电探测器采用铟镓砷传感器。

4.根据权利要求3所述的基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测方法，其特征在于：函数信号发生器型号为AFG3052C。

5.根据权利要求4所述的基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测方法，其特征在于：微处理器采用STM32单片机。

6.根据权利要求5所述的基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测方法，其特征在于：温度传感器为WSB-5-H2，压力传感器为MY-YBS-C。