[发明专利]一种痕量二氧化碳气体浓度检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种痕量CO₂气体浓度检测系统及方法，系统包括：流量计、柔性空芯波导吸收池、光源、探测器、第一耦合接头和第二耦合接头；柔性空芯波导吸收池分别与光源和探测器通过第一耦合接头和第二耦合接头连接，流量计的进气口连接第一耦合接头的进气口；流量计的进气口通入由真空泵泵入的待测CO₂气体，再通过第一耦合接头通入柔性空芯波导吸收池；当光源向柔性空芯波导吸收池内发出光信号时，柔性空芯波导吸收池内的待测CO₂吸收所述光信号；探测器接收待测CO₂吸收后的光信号并将待测CO₂吸收后的光信号转化为测量电压信号；计算机，与探测器连接，接收所述测量电压信号，根据测量电压信号计算待测CO₂气体的浓度。

技术领域

本发明涉及CO₂气体浓度检测技术领域，特别是涉及一种痕量CO₂气体浓度检测系统及方法。

背景技术

痕量CO₂气体在工业生产中会对生产安全和产品品质造成很大影响，如空气分离中，空分装置富集了痕量CO₂很容易产生爆炸；聚丙烯材料生产中，痕量CO₂会影响丙烯聚合反应，从而影响产品性能。

传统的一些检测气体的系统如：基于材料电学特性的半导体式传感器，虽然其灵敏度高、响应时间快，但其存在不同气体交叉影响、信号漂移及非线性等缺陷；电化学特性类气体传感器虽然具有使用便捷、成本低等特点，但是其使用寿命较短，同样也会受到不同气体的影响，产生误报；使用基于气相色谱法的相关器件进行气体检测，这类测量系统测量精度高，但大多用于实验室，设备较为昂贵。相比于上述三种测量方法，基于比尔-朗博定律的红外光谱吸收式气体传感系统同时具有灵敏度高、稳定性好、检测范围广、响应时间快等特点，适用于痕量气体检测和实时监测。目前已有的光谱吸收式气体检测技术如可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)、波长调制光谱(WMS)，虽然检测精度较高能够到达ppb级别，但是其系统较为复杂，相关器件较为昂贵并且体积较大，限制了其进一步使用。因此，提出一种系统结构简单、测量精度高并且同时具有小型化便携性特点的痕量CO₂气体检测系统是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种痕量CO₂气体浓度检测系统及方法，其中，系统仅设置有流量计、柔性空芯波导吸收池、光源、探测器、计算机以及两个三通耦合接头，系统结构简单，具有小型化便携性特点；利用探测器获取待测CO₂气体吸收后的光信号并传输至计算机，利用计算机计算待测CO₂气体浓度，检测精度高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种痕量CO₂气体浓度检测系统，包括：流量计、柔性空芯波导吸收池、光源、探测器、第一耦合接头和第二耦合接头；

所述流量计的进气口，用于通入由真空泵泵入的待测CO₂气体；

所述流量计的出气口与所述第一耦合接头的进气口连接；所述第一耦合接头的光源接口与所述光源的发光端连接；所述第一耦合接头的波导接口与所述柔性空芯波导吸收池的进气端连接；所述柔性空芯波导吸收池的出气端与所述第二耦合接头的波导接口连接；所述第二耦合接头的探测器接口与所述探测器的探测端连接；所述探测器的输出端连接有计算机；

所述流量计，用于测量待测CO₂气体的流速；

所述柔性空芯波导吸收池，用于当所述光源向所述柔性空芯波导吸收池内发出光信号时，吸收池内的待测CO₂吸收所述光信号；

所述探测器，用于接收待测CO₂吸收后的光信号并将所述待测CO₂吸收后的光信号转化为测量电压信号；