[发明专利]一种具有自调频降噪功能的光声光谱检测装置

说明书

一种具有自调频降噪功能的光声光谱检测装置，包括：光源、机械斩光器、斩光器控制模块、滤光片盘、光声池、传声器、锁相放大器、噪声信号探测器、最优斩光频率控制器及嵌入式主机。所述光声光谱检测装置配置有噪声信号探测器和最优斩光频率控制器；噪声信号探测器安装在光声池侧壁，且与传声器安装方向相反，所述的机械斩光器由斩光控制器控制，所述斩光器控制模块的斩光频率由最优斩光频率控制器通过对噪声信号探测器获得信号处理生成，并通过嵌入式主机传输至斩光器控制模块。

技术领域

本发明涉及一种气体检测装置。

背景技术

气体检测技术在工业化生产及日常生活中有着极其广泛的应用，诸如油气管道的泄漏检测、电力系统中的变压器油中溶解气体检测、化工企业的排放废气检测以及空气中的痕量污染气体检测、人体疾病与医疗诊断方面的呼出气体检测等。

如在电力行业中，用于检测电气设备故障，如电力变压器，SF6、氟碳混合气体等气体绝缘电气设备的故障分解气体；

对于充油式电力变压器，需要检测的特征气体有H2，CO，CO2，CH4，C2H6，C2H4，C2H2等。目前对该类气体的检测方法较多；如专利200910046340.7提到一种采用光声光谱技术的在线监测电力变压器的系统，该光声光谱检测仪器采用可调谐级联二极管激光器作为光源。

对于SF6分解气体的检测，也有很多专利，如专利CN10151496A“基于光声光谱技术的SF₆检测系统”，专利CN101982759A“局放下六氟化硫分解组分的红外光声光谱检测装置及方法”，专利CN102661918A“非共振光声光谱检测分析装置”，专利201410455933.X“一种插拔式滤光片盘结构的光声光谱检测装置”，专利201410455935.9“一种采用径向结构的光声光谱检测装置”，专利201410456864.4“一种采用轴向多层滤光片盘结构的光声光谱检测装置”、专利201410705455.3“一种双管并排式石英音叉增强型光声光谱检测装置”。这些专利提出了采用光声光谱检测技术检测气体浓度，但重点在于增加检测气体种类，并未提及如何降低外界噪声干扰。

如专利201410455933.X“一种插拔式滤光片盘结构的光声光谱检测装置”提出一种可更换滤光片盘的光声光谱检测装置结构；专利201410455935.9“一种采用径向结构的光声光谱检测装置”提出多光声池、径向多层滤光片结构的光声光谱装置；专利201410456864.4“一种采用轴向多层滤光片盘结构的光声光谱检测装置”提出轴向多层的滤光片盘结构。

然而由于检测的是声波信号，光声光谱检测装置在应用中存在的一个重要问题是易受外界噪声干扰，为此研究者提出隔振、锁相放大、小波去噪等办法，极大的提高了光声光谱检测装置抗噪声干扰的能力。但由于应用现场环境复杂，如变电站，化工厂等，干扰源类型多，现有的光声光谱检测装置抗噪声干扰方面仍存在一些不足。采用单纯的隔振措施只能一定程度上降低噪声干扰，采用锁相放大技术锁定光声光谱仪调制频率，可只检测调制频率对应的信号，但如果噪声信号中也存在调制频率分量，则采用锁相放大原理无能为力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种具有自调频降噪功能的光声光谱检测装置。本发明原理简单，效果显著，可从根本上降低外界噪声对光声光谱检测装置的干扰。

光声光谱技术基于光声效应。光声效应由气体分子吸收电磁波而产生，气体分子吸收特定波长的电磁波后至激发态，随即以释放热能的方式退激，释放出的热能在气体中产生压力波，压力波的强度与气体分子的浓度成比例，通过检测吸收不同波长而产生的压力波的强度，可得到不同气体组分的浓度。

本发明的具有自调频降噪功能的光声光谱检测装置，主要包括：光源、机械斩光器、斩光器控制模块、滤光片盘、光声池、传声器、噪声信号探测器、最优斩光频率控制器、锁相放大器，以及嵌入式主机。