[实用新型]基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体浓度检测领域，具体涉及一种基于TDLAS痕量CO气体浓度检测的装置。

背景技术

CO气体是一种无色、无味的有毒气体，痕量CO是大气中浓度低于10^-6的气体。CO浓度的高低是化工、煤矿是否发生灾害的重要标志之一，也是导致人员中毒死亡的重要原因。因此对CO浓度进行准确检测十分重要。

检测气体的方法大致分为两种。一种是传统气体检测方法，另一种是光学检测方法。传统的气体检测方法包含化学分析法与色谱法，化学分析法只能在实验室或进行现场初步定性定量的分析，分析人员的操作水平直接影响测量的精度，且只能逐个检测单一成分，分析费时，不能对气体实时在线检测；色谱法与化学分析法相比，以其分析时间短、效率高、灵敏度高等优点受到广泛应用，但是这种方法往往要检测流动相，可操作性和稳定性受到影响，不利于实时分析气体。随着气体在线监测技术需求的不断增加，近年来涌现出来的光谱学检测技术得到的迅速的发展，它具有快速、准确、非接触式的检测特性，其中可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有非常好的适用性与通用性，且检测速度快，灵敏度高，可实现气体的高精度非接触式实时监测。

TDLAS是检测气体的一种光学测量方法。该技术可实现气体的在线测量，不需要取样和预处理，仪器可直接安装在现场，且测量灵敏度高，响应速度快，如今该技术己在许多领域普遍应用，例如对石油、化工行业产生的有害气体泄漏检测，汽车排放的尾气实时遥测以及对发动机燃烧效率的测量，冶金厂、电厂燃烧产生的气体污染物监测等。此外，由于可调谐半导体激光吸收光谱技术的测量响应十分迅速，结合调制光谱技术和长光程技术，就可以测出低于10^-6级别的气体浓度，可满足工业现场的在线气体痕量监测要求，然而当测量现场中的温度压强环境因素不稳定时，气体的谱线宽度与幅度都会发生改变，导致测得的气体浓度值出现偏差，测量结果可靠性低。因此必须对气体浓度进行温度压强的修正。

实用新型内容

为解决现有技术测量CO气体浓度值出现偏差，测量结果可靠性低的问题，本实用新型提供了一种准确检测浓度大小，提高检测可靠性的基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种基于TDLAS痕量CO气体浓度的检测装置，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。

进一步地，为提高检测的准确性，激光器为DFB激光器，herriott吸收池为长光程吸收池。

进一步地，为提高检测的准确性，光电探测器采用铟镓砷传感器。

进一步地，函数信号发生器型号为AFG3052C。

进一步地，微处理器采用STM32单片机。

进一步地，温度传感器为WSB-5-H2，压力传感器为MY-YBS-C。

本实用新型的有益效果是：

1.该检测装置主要用于痕量CO气体的实时自动监测，可以有效避免由CO气体引起的人员中毒死亡事故的发生。本实用新型结构简单，成本低，稳定性高，结合长光程技术以及波长调制技术，大大提高了系统的气体检测精度，应用TDLAS技术对痕量气体可实现高灵敏度，高精度检测。

2.修正公式大大提高了CO浓度检测结果的准确性；温度压强修正公式可以有效降低环境因素对气体检测的影响，大大提高系统的测量精度。