[发明专利]一种微水含量的测量方法

说明书

本发明公开了一种微水含量的测量方法，它的步骤如下：步骤一：将吸水垫和透镜分别安装在中空镜片固定支架上；步骤二：激光器发出激光光线，激光光线分别在透镜与空气介质接触的前后两个面上产生光的反射；步骤三：反射光线沿着与入射光线完全相反或成一定夹角的反向路径传播；步骤四：形成两列频率相同的光波；步骤五：两列频率相同的光波在空气中相遇发生叠加形成明暗相间的条纹；步骤六：光电转换器产生干涉波峰；步骤七：信号处理系统根据产生的干涉波峰的中心移动这一现象来判定被测气体中微水含量的大小。本发明可使用一般的激光器，同时简化气体吸收池的结构，测量精度高、响应速度快、反应灵敏。

技术领域

本发明涉及化工行业气体多组分分析技术领域，特别是一种微水含量的测量方法。

背景技术

目前，可调谐半导体激光光谱吸收技术逐渐成熟，替代了镜面法、重量法等测量方法成为主流。基于可调谐半导体激光光谱技术的微水测量方法，其吸收原理基于比尔.特定律，其检测精度与光程成正比，光程越长检测精度越高(原理图如图1所示)。

根据光学传播定律，光线照射到两种物质分界面后，会同时发生反射与折射。光学气体吸收池一般使用光学玻璃窗口隔绝空气与被测气体，入射激光照射到窗口片上后大部分能量穿过镜片到达光学气体吸收池。经过气体吸收后聚焦至光电探测器转并换为电信号。控制系统通过返回信号产生的吸收峰测量微量水的含量(可调谐半导体激光光谱吸收技术产生的吸收峰如图2所示)。

但是，以上方法在测量过程中存在以下弊端：第一，需要特定波长(1392-1393nm)的激光器，价格昂贵；第二，被测气体吸收池需要疏水材料且密封，技术不容易实现；第三，因为光纤的引入，导致整体结构较为复杂，容易引入光学噪声。

发明内容

为解决上述不足，本发明的目的就是提供一种微水含量的测量方法，可使用一般的激光器，同时简化气体吸收池的结构，测量精度高、响应速度快、反应灵敏。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它的步骤如下：

步骤一：将亲水膨胀材料制成的吸水垫和透镜分别安装在中空镜片固定支架上，被测气体中的微量水被吸水垫吸收后，吸水垫会膨胀发生形变，促使透镜发生倾斜；

步骤二：激光器发出激光光线，激光光线分别在透镜与空气介质接触的前后两个面上产生光的反射；

步骤三：反射光线沿着与入射光线完全相反或成一定夹角的反向路径传播；

步骤四：形成两列频率相同的光波；

步骤五：两列频率相同的光波在空气中相遇发生叠加，在某一些区域总加强，在另外一些区域总减弱，形成明暗相间的条纹；

步骤六：光电转换器产生干涉波峰；

步骤七：信号处理系统根据产生的干涉波峰的中心移动这一现象来判定被测气体中微水含量的大小。

进一步，步骤一中吸水垫的吸水含量与中空镜片固定支架和透镜之间的倾斜角成正比。

进一步，步骤三中反射光线形成反射干涉波，反射干涉波形随着所述倾斜角的变化发生左右移动。

进一步，步骤二中激光光线通过光纤进入到准直器，准直器输出激光束到透镜上。

进一步，步骤六中光电转换器通过光纤将干涉波峰移动情况发送至信号处理系统中。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

第一，利用普通的激光器就能测量，避免使用特定波长的激光器，节约成本；

第二，测量精度高、响应速度快、反应灵敏；

第三，简化了气体吸收池的结构。