[发明专利]一种红外燃气报警及气体浓度检测方法

权利要求书

1.一种红外燃气报警器，包括用于输出红外光的光源端(1)和用于接收光源端发出的红外光并检测的探测端(2)，其特征在于，还包括位于所述光源端(1)和探测端(2)之间的转盘(3)，所述转盘(3)上设有测试孔位(31)和多个修正孔位(32)，所述测试孔位(31)上包括测试通道(311)和参考通道(312)，所述测试通道(311)和参考通道(312)上分别设有对应不同波长的滤光片；

多个修正孔位(32)上依次设置波长间隔相等的修正滤光片；

所述测试孔位(31)上的滤光片与所述修正滤光片分别对应待测气体的红外吸收波段和中、远红外的参考波段；

利用所述红外燃气报警器的气体浓度检测方法，包括：

S1、利用所述红外燃气报警器进行零点标定；

S2、进行已知燃气浓度标定；

S3、通过零点标定和已知燃气浓度的标定计算所需的系数KL的值；

S4、实际状态下，进行初始气体浓度检测；

S5、转动转盘使光源发出的红外光依次穿过所有的修正孔位，探测器输出两组对应电压分别拟合成两条对应测试通道和参考通道的电压—波长曲线；

S6、根据拟合曲线求得气体吸收波段与参考波段的电压值，结合零点标定的电压求出修正系数，对测试孔位实际测得的电压进行修正，最终获得真实的气体浓度值；

所述步骤S1包括光源发出红外光依次经过测试孔位上的测试通道和参考通道输出两个电压值：

U₁₀＝K₁I₀

U₂₀＝K₂I₁；

所述步骤S2，在已知燃气浓度条件下发出红外光依次经过测试孔位上的测试通道和参考通道输出两个电压值：

U₁₁＝K₁I₀exp[-K(C₁+ΔC)L]

U₂₁＝K₂I₁exp(-KΔCL)

上述两式相比消除误差，得到：

所述步骤S3：将步骤S1中获得数据带入到步骤S2获得的数据中，可得：

据此公式可以计算出系数KL的值，KL表示气室固有属性，为定值；

由于光源使用时间过长后，其特征光谱会发生变化，当光谱发生偏移后，对应的波长下的光强也会发生变化，探测器输出电压与光强成成比，则新光谱下测试通道和参考通道的电压也会分别发生如下变化：

U₁₂＝K₁I₂exp[-K(C₁+ΔC)L]

U₂₂＝K₂I₃ exp(-KΔCL)；

正因此，需要进行步骤S5和S6，转动转盘使光源发出的红外光依次穿过所有的修正孔位，探测器输出两组对应电压分别拟合成两条对应测试通道和参考通道的电压—波长曲线为f₁(λ)和f₂(λ)，如此则可得到未经气体吸收后的测试通道电压值和参考通道电压值，由于探测器输出电压正比于吸收光强，则设：

将上述公式整合后得到

上述公式中，C表示气体浓度；△C表示其他因素造成的浓度误差；K₁和K₂表示光强转换为电压的正比例系数；I₀和I₁表示在氮气环境下接收到的初始光强。

2.根据权利要求1所述的红外燃气报警器，其特征在于，所述光源端(1)包括用于发出红外光的光源(11)、用于汇聚所述红外光的第一反射罩(12)以及位于所述第一反射罩(12)之后与第一反射罩(12)密封连接的第一窗口片(13)。

3.根据权利要求2所述红外燃气报警器，其特征在于，所述探测端(2)包括用于检测所述红外光的探测器(21)、用于汇聚接收到的红外光并传输至所述探测器(21)的第二反射罩(22)以及位于所述第二反射罩(22)之前与所述第二反射罩(22)密封连接的第二窗口片(23)。