[发明专利]一种新型的烟气水分含量检测方法及系统

权利要求书

1.一种新型的烟气水分含量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：起始阶段，测量在没有太赫兹波辐照时的约瑟夫森结的原始超导临界电流Ic值，以作为标定；所述的约瑟夫森结位于低温真空装置内；

步骤二：预设频率的太赫兹连续波源向接收透镜发射连续的太赫兹波，接收透镜将透射过的太赫兹波汇聚至约瑟夫森结的结区；所述接收透镜出射面位于低温真空装置内，接收透镜入射面位于低温真空装置外表面；约瑟夫森结与透镜间为真空，太赫兹信号传输无功率衰减；所述接收透镜为凸透镜；

步骤三：调节太赫兹波源至透镜之间的距离d，以及太赫兹波源的发射功率P₁ ，使得在没有通入需要检测的气体前约瑟夫森结的超导临界电流为一个预设值；并且满足当距离d固定之后，源功率从0增加到P₁ 的过程中，结的超导临界电流值始终未经过零点；

步骤四：将需要检测的气体通入太赫兹连续波源与接收透镜之间；测量约瑟夫森结的实时的超导临界电流值Ic*，得到超导临界电流实时压缩量ΔI＝Ic-Ic*；根据公式(1)则计算出此时约瑟夫森结处的太赫兹波实时功率P₂ ；

P₂ ＝2△I×Ic×(f/fc)² ×R (1)

(1)式中，f为太赫兹波源的频率；fc为约瑟夫森结的特征频率；R为约瑟夫森结的正常态电阻；

因为约瑟夫森结的特征频率fc＝2e/h×Ic×R (2)

(2)式中，e为基本电荷电量，h为普朗克常量，Ic为瑟夫森结的超导临界电流，R为约瑟夫森结的特征电阻；

将公式(2)带入公式(1)得：

P₂ ＝(h²f² △ I)/(2e²IcR) (3)

可得到太赫兹波经过烟气环境传输到约瑟夫森结的传输功率衰减即传输功率吸收△P＝10log(P₂ /P₁ )；其中太赫兹波传输功率衰减的单位为dB；

步骤五：根据步骤三计算出的传输功率衰减△P，除以太赫兹源至接收透镜之间的距离d，得到太赫兹波传输的单位距离功率衰减△P/d，代入大气毫米波衰减模型数据库；通过查表法读出经过的烟气环境的绝对湿度；所述大气毫米波衰减模型数据库为详细包含各种频率的毫米波亚毫米波在各种绝对湿度的气体中单位距离上传输的功率衰减或吸收值数据；所述毫米波亚毫米波包括太赫兹波。

2.根据权利要求1所述的一种新型的烟气水分含量检测方法，其特征在于：步骤一至步骤四的数据处理过程均为通过约瑟夫森结电流电压数据采集与传输系统传输至计算机进行计算。

3.根据权利要求1所述的一种新型的烟气水分含量检测 方法，其特征在于：所述约瑟夫森结的类别为符合电阻旁路RSJ模型的约瑟夫森结。

4.根据权利要求3所述的一种新型的烟气水分含量检测 方法，其特征在于：所述符合电阻旁路RSJ模型的约瑟夫森结包括高温超导材料的双晶结、台阶结以及本征结。

5.根据权利要求1所述的一种新型的烟气水分含量检测方法，其特征在于：所述约瑟夫森结为铊钡铜氧双晶结或台阶结。

6.根据权利要求1所述的一种新型的烟气水分含量检测方法，其特征在于：所述低温真空装置的中腔为真空；所述低温真空装置为低温真空杜瓦。

7.根据权利要求1所述的一种新型的烟气水分含量检测方法，其特征在于：所述太赫兹连续波源为基于肖特基二极管的固态太赫兹连续波源，或者为基于高温超导约瑟夫森结的频率可调太赫兹连续波源。