[发明专利]一种高温低压多次反射池控制系统

说明书

本发明公开了一种高温低压多次反射池控制系统，包括高温控制单元和低压控制单元。高温控制中，系统采用多段式PID控温方式，在保证控温精度的基础上有效地解决了测量池内气体的温度不均匀性。低压控制中，采用真空泵与缓冲罐组成负压源，解决了真空泵无法长期工作的缺点，保证了真空泵的工作寿命，通过电动阀的PID微调控制，实现了进气流量、测量池气压的精确控制。本发明高温低压多次反射池控制系统为相关应用领域内TDLAS技术的应用提供了有力保障。

技术领域

本发明属于可调谐二极管吸收光谱领域，尤其涉及一种高温低压多次反射池控制系统。

背景技术

可调谐吸收光谱TDLAS技术利用电流调谐的方式控制可调谐半导体激光器输出波长连续变化的光束，出射光束穿过多次反射池后由探测器测得目标气体的吸收光谱，从而反演得到其谱线展宽、浓度等信息。目前该技术已被广泛应用于环境检测、工业控制、医疗诊断等多个领域。

对目标气体吸收谱线的选择需要考虑测量环境中其他气体组分的谱线交叉干扰，以减小干扰气体对测量结果的影响。在复杂的工业排放检测环境下，某些目标气体具有较强的吸附性及较强的化学反应活性，且与其他气体谱线交叠严重，极大地限制了TDLAS技术的检测精度及准确度。

高温低压多次反射池可有效抑制目标气体分子的吸附，提高测量的准确度，同时可以压缩气体分子的谱线展宽，消除干扰气体谱线对待测谱线的干扰。因此高温低压多次反射池的设计可有效拓宽TDLAS技术的应用场景与范围，其中，温度与气压控制的范围及精度是多次反射池的关键性能指标。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种高温低压多次反射池控制系统，以实现多次反射池的高精度温度控制以及气压控制，有助于实现复杂测量条件下的光谱高精度测量。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种高温低压多次反射池控制系统，第一电动调节阀、电子流量计、多次反射池、第二电动调节阀、缓冲罐、第三电动调节阀、真空泵；第一电动调节阀、电子流量计、多次反射池、第二电动调节阀、缓冲罐由高温伴热管线顺序连接，缓冲罐后接第三电动调节阀和真空泵；还包括高温控制部分和低压控制部分。

进一步地，所述高温控制部分包括加热膜、热电偶、主控单元、电流源、ADC模块、DAC模块；多次反射池分为若干控温区域，热电偶分别测量各个控温区域的温度数据，主控单元通过ADC模块采集温度数据，经过相应的逻辑分析后控制DAC模块的输出电压，进而控制电流源的输出电流，从而改变各路加热膜的加热功率。

进一步地，所述高温控制部分包括三路加热膜、三个热电偶、第一主控单元、三路电流源、三路ADC模块、三路DAC模块；多次反射池平分为前中后三个控温区域，三个热电偶分别测量三个控温区域的温度数据，主控单元通过三路ADC模块采集温度数据，经过相应的逻辑分析后控制三路DAC模块的输出电压，进而控制三路电流源的输出电流，从而改变三路加热膜的加热功率。

进一步地，还包括聚四氟乙烯保温层，聚四氟乙烯保温层紧贴多次反射池外部的加热膜。

进一步地，所述低压控制部分包括压力传感器、电子流量计、I/V转换、第二主控单元、三路ADC模块、三路DAC模块；第一压力传感器连接多次反射池，第二压力传感器连接缓冲罐；电子流量计和压力传感器的输出电流信号经过I/V转换后分别由三路ADC模块采集，采集的数据输入第二主控单元，经过相应的逻辑分析后调节三路DAC模块的输出电压，从而实现三路电动阀的开度控制。

进一步地，当缓冲罐中气压超过设定最高阈值时，关闭第一电动调节阀，第二电动调节阀、第三电动调节阀处于全开状态，启动真空泵；气压降至设定最高阈值时，关闭第二电动调节阀，真空泵继续工作；缓冲罐中的气压降至设定最低阈值时，关闭第三电动调节阀，关停真空泵；由缓冲罐充当负压源，实时微调第一电动调节阀和第二电动调节阀的开度，使多次反射池内第一压力传感器的示数稳定在设定值。