[发明专利]一种红外光谱气体传感器及数据处理方法

说明书

本发明涉及一种红外光谱气体传感器及数据处理方法，属于气体传感器技术领域。该传感器包括：红外光源、红外气室、红外光谱探测器以及处理器。其中，红外光源产生的红外光经进光端进入气室，与气室内的待测气体作用后，经出光端射出到红外光谱探测器，并以红外光谱信号输出给处理器以进行处理，得到待测气体的浓度值。采用红外光谱探测器替代普通非分散红外探测器中的双通道红外探测器，可以直接采集红外光谱，保留了普通非分散红外气体传感器价格便宜、易于集成的优点，同时又具有傅里叶红光谱仪获取连续红外吸收光谱优点；采用处理器对红外光谱信号进行处理，能从复杂气体和强水汽干扰条件下准确解算待测气体的浓度值，抗干扰能力更强。

技术领域

本发明属于气体传感器技术领域，具体涉及一种红外光谱气体传感器及数据处理方法。

背景技术

红外气体分析仪基于气体对红外光吸收的朗伯-比尔定律实现对气体的定性定量检测。常见的红外气体分析仪有非分散红外气体分析仪和傅里叶红外气体分析仪。非分散红外气体分析仪的核心是非分散红外传感器，其优点是结构简单、成本低、体积小、易于集成等，缺点是检测某种气体时只有一个测量通道，如果存在吸收光谱区域重合的其它气体时就会有严重的交叉干扰，且不易消除，特别是容易受水汽的交叉干扰。傅里叶红外气体分析仪的核心是红外干涉仪气体测量模块，其优点是采集连续光谱，光谱分辨率高，能同时准确测量多种气体成分，特别适合于混合气体中某种气体成分的准确测量，通过合适的算法可以消除交叉干扰，其缺点是结构复杂、成本高、体积大。对于便携式红外烟气分析仪来说，由于使用环境恶劣、被测气体成分复杂，特别需要体积小、重量轻、检测准确、交叉干扰小的红外气体传感器，现有的非分散红外传感器和红外干涉仪气体测量模块都无法同时满足上述要求。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种红外光谱气体传感器及数据处理方法，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供了一种红外光谱气体传感器，包括：红外光源、红外气室、红外光谱探测器以及处理器。所述红外气室包括：进光端和出光端，所述红外光源产生的红外光经所述进光端进入气室，与所述气室内的待测气体作用后，经所述出光端射出。所述红外光谱探测器，用于探测经所述出光端射出的被待测气体部分吸收后的红外光，并以红外光谱信号输出。所述处理器用于对所述红外光谱信号进行处理，得到所述待测气体的浓度值。

在本发明可选的实施例中，所述处理器具体用于：根据第一预设公式、预先获取的背景红外光谱以及所述红外光谱信号得到吸收光谱；根据第二预设公式、预先获取的水汽吸收光谱以及所述吸收光谱得到纯气体吸收光谱；基于预设算法从所述纯气体吸收光谱中解算出所述待测气体的浓度值。

在本发明可选的实施例中，所述红外气室还包括进气端和出气端，在需要测试待测气体的浓度值时，通过所述进气端向气室注入所述测试待测气体，当测试完成后，经所述出气端将气室中的所述待测气体排出。

在本发明可选的实施例中，所述红外光源为连续宽谱段光源。

在本发明可选的实施例中，所述红外光源为Axetris红外光源。

在本发明可选的实施例中，所述红外光谱探测器为覆盖有红外渐变滤光片的红外线阵热释电探测器或者为感光面前设置有微型电调谐F－P干涉仪的单元红外热释电探测器。

在本发明可选的实施例中，所述红外光谱探测器为LFP－5580型热释电单元探测器。

在本发明可选的实施例中，还包括：调理电路，所述红外光谱探测器经所述调理电路与所述处理器连接，所述调理电路用于对所述红外光谱信号进行放大和/或滤波处理，并将处理后的信号发送给所述处理器。

在本发明可选的实施例中，所述调理电路包括：放大电路和滤波电路，所述红外光谱探测器依次经所述放大电路、所述滤波电路与所述处理器连接。