[发明专利]一种水气同步的气体浓度检测装置及检测方法

说明书

本发明提供了一种水气同步的气体浓度检测装置及检测方法，所述的气体浓度检测装置包括壳体，壳体进水口处设置有平衡膜组件，壳体内部设置有激光传感器，所述的平衡膜组件和激光传感器循环连接用于对待测水体进行气液分离并检测气体中各气相组分的浓度；所述的激光传感器外接采气管路。本发明提供的气体浓度检测系统能够自动完成对气体和水体中各气体组分浓度的连续测定，在较短时间内实现气体和水体的同步高精度检测分析。

技术领域

本发明属于气体检测技术领域，涉及一种气体浓度检测装置及检测方法，尤其涉及一种水气同步的气体浓度检测装置及检测方法。

背景技术

环境是人类赖以生存的基础。随着世界经济的发展，环境污染日趋严重，不仅造成了巨大的经济损失，而且逐渐危害着人类的生存环境，因此环境保护已成为很多国家的研究课题之一。全球气候变化、温室效应、光化学烟雾的形成、酸雨、平流层中臭氧层的破坏等等，这一切都在影响着人类的生存环境，它们的形成都与大气中痕量气体的浓度有关。例如：煤炭、石油天然气的过量燃烧造成空气中CO₂浓度上升，引起地球表面变热造成海平面上升、气候反常、土地干旱等，同时也对人体机能造成影响，引起头疼、乏力、呕吐、呼吸困难等中毒症状；又如，由于石油化工生产、污水/垃圾处理厂、汽油发动机废气、冶金工业等的生产加工过程及各种化工原料加工和使用过程以及木材、烟草等有机物不完全燃烧过程而产生的挥发性有机物由于其具有毒性、刺激性、致癌作用会导致人体呈现种种不适。大气中的痕量污染气体主要包括：CO₂、CH₄、N₂O、NH₃、SO₂、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆等等，它们的浓度主要在ppm量级范围内，精确测量这些痕量气体成分对大气污染监测及治理非常重要。

大气痕量气体监测技术主要分为化学法和光谱法。传统的空气污染监测方法是以湿式化学技术和吸气取样后的实验分析为基础的，但由于其响应慢、预处理过程复杂，无法满足大气污染气体的实时、在线、遥感监测的需要。而逐渐发展起来的光谱学在这些方面有明显的优势，主要表现在：易于实现完全非接触在线自动监测、仪器的灵敏度高、测量范围广、可反映一个区域的平均污染程度、系统易于维护等等。光谱法是利用光和大气污染分子相互作用特性来进行监测的。

近年来在环境污染监测中几种很有应用前景的光学和光谱技术有：紫外到可见波段的差分吸收光谱学技术、多种污染物监测的红外波段傅里叶变换红外光谱技术、可调谐二极管激光吸收光谱学技术、差分吸收激光雷达技术、激光诱导荧光技术等。在这些技术中，调谐二极管激光吸收光谱技术凭借其高灵敏度、响应时间快，可实时在线监测的特点而越来越广泛的应用于大气污染痕量气体的监测。

CN110470623A公开了一种气体浓度检测系统，包括主控制器、激光信号产生装置、信号分离器、光波动信息提取装置及气体浓度检测装置。主控制器控制激光信息产生装置出射预设波长的激光信号，并通过拟合处理待测气体浓度数据和光波动数据得到去除光波动干扰的气体浓度；信号分离器将激光信号分为第一束光信号和第二束光信号，并分别出射至光波动信息提取装置和气体浓度检测装置；光波动信息提取装置利用第一束光信号提取激光光源的光波动信息；气体浓度检测装置利用第二束光信号测量待测气体的气体浓度。

CN204855367U公开了一种用于检测气体浓度的激光光谱仪，所述激光光谱仪具有：激光器，其在一定宽度的波长范围内是可调谐的；测量体积，其中装有待测气体，待测气体具有在波长范围中的待测吸收；第一光检测器；评估和控制单元，其用于控制激光器并对第一光检测器上检测到的光强度进行评估并从而确定气体浓度；以及，用于校准波长范围宽度的装置。为了提供经改进的激光光谱仪和方法来检测气体浓度，使得能够更加简单且尽可能更好地进行校准而提出的是，用于校准宽度的装置具有干涉仪，至少一部分激光被引导通过所述装置且被第一光检测器或另一个光检测器检测到，及，评估和控制单元被设计成根据所生成的干扰信号推断对波长范围的宽度进行的校准。