[发明专利]一种用于拉曼探头的水汽原位标定装置、标定方法及应用

权利要求书

1.一种用于拉曼探头的水汽原位标定方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将原位标定装置组装；

S2：打开激光器（7）电源，调节激光器输出电流的强度至特定值；打开拉曼光谱仪（5）拉曼测试软件，设置拉曼信号采集参数；

S3：打开温湿度发生器（8），设定温湿度数值；

S4：将密封标定舱（1）内抽成真空状态，打开温度湿度发生器（8）与密封标定舱（1）之间的充气口阀门，待温湿度计（3）和压力传感器（4）示数稳定后，关闭密封标定舱（1）的充气阀门；

S5：拉曼光谱仪（5）、温湿度计（3）和压力传感器（4）同时对密封标定舱内的气体进行测量；

S6：获得拉曼信号峰面积Iw、密封标定舱内的温度t和该温度下的相对湿度RH_t、气体压力P，根据温度t和相对湿度RH_t，计算获得测试环境中水汽的分压P_W和等效为20℃时的相对湿度RH₂₀；其中，水汽分压Pw和等效为20℃时的相对湿度RH20的计算公式如下所示：

Pw=RHt*10[10.03086-1645.74834/(t+227.02)]

RH20= RHt*10[6.6624*(t-20)/(t+227.02)]；

Pw 为水汽分压，单位是帕（Pa）；t为密封标定舱内的温度，单位是摄氏度（℃）；RH_t为t℃时的相对湿度；RH₂₀为将温度t的相对湿度RH_t等效转换为20℃时的相对湿度；

S7：重复步骤S3~步骤S6，完成多组温湿度下水汽的标定与检测；

S8：分别绘制水汽分压P_W 、等效相对湿度RH₂₀与水汽拉曼信号峰I_W的标准工作曲线；

所述原位标定装置包括密封标定舱（1），所述密封标定舱（1）内安装有拉曼探头（2）、温湿度计（3）和压力传感器（4）；还包括设置在密封标定舱（1）外的拉曼光谱仪（5）、数据采集器（6）、激光器（7）和温湿度发生器（8）；

所述激光器（7）与拉曼探头（2）的输入端相连用于向拉曼探头（2）发射激光，所述拉曼光谱仪（5）与拉曼探头（2）的输出端相连用于接收拉曼探头（2）发射的光信号；

温湿度计（3）、压力传感器（4）和拉曼光谱仪（5）的输出端均与数据采集器（6）相连；

所述温湿度发生器（8）与密封标定舱（1）连通用于调节密封标定舱内（1）的水汽含量。

2.根据权利要求1所述的一种用于拉曼探头的水汽原位标定方法，其特征在于，步骤S2中，拉曼光谱仪数据采集的总时间为200s，其中单次采集时间为20s，采集次数为10次；采集模式为累加模式。

3.根据权利要求1所述的一种用于拉曼探头的水汽原位标定方法，其特征在于，温湿度发生器中产生的气体为不同湿度的空气，气体湿度的范围在5%~90%之间可调节，气体温度保持为20~25℃，压力与当地大气压相同。

4.根据权利要求1所述的一种用于拉曼探头的水汽原位标定方法，其特征在于，密封标定舱外部的测试环境温度为20℃的恒温室。

5.根据权利要求1所述的一种用于拉曼探头的水汽原位标定方法，其特征在于，所述的激光器（7）为Nd:YAG激光器，输出功率范围是0~1000mw，激光器（7）与拉曼探头（2）通过输入光纤连接，用于向拉曼探头（2）输入532nm波长的连续激光。

6.根据权利要求1所述的一种用于拉曼探头的水汽原位标定方法，其特征在于，所述拉曼探头（2）通过输出光纤与拉曼光谱仪（5）连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于拉曼探头的水汽原位标定方法，其特征在于，所述拉曼探头（2）通过芯径为580~620μm的输出光纤与拉曼光谱仪（5）连接，通过芯径为48~52μm的输入光纤与激光器（7）连接。

8.如权利要求1所述拉曼探头水汽原位标定方法的应用，其特征在于，用于密闭空间或开放空间内水汽的原位检测和定量分析。