[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

说明书

本发明公开了一种用于拉曼探头的水汽原位标定装置、标定方法及应用，包括以下步骤：S1：将标定装置组装；S2：设置拉曼信号采集参数；S3：设定温湿度数值；S4：将密封标定舱抽真空，打开温度湿度发生器；S5：采集拉曼光谱仪与温湿度计、压力传感器的数据；S6：获得Iw、温度t和该温度下的RHsubgt;t/subgt;、气体压力P，计算获得Psubgt;W/subgt;和RHsubgt;20/subgt;；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：绘制Psubgt;W/subgt;、RHsubgt;20/subgt;与Isubgt;W/subgt;的标准工作曲线。本发明可同时完成水汽含量的校准以及拉曼探头的水汽原位标定，避免了常规的探测空气进行探头标定的时域变化和环境温度波动等引起的精度大大降低问题，提高了标定方法的精度。

技术领域

本发明涉及拉曼光谱检测技术领域，具体而言，涉及一种用于拉曼探头的水汽原位标定装置、标定方法及应用。

背景技术

水汽作为一种普遍存在的气体组分，是工业生产和环境监测中的重点检测对象之一。准确监测水汽含量在国防科技、分析化学、工业发酵、药物工程以及金属热处理等领域中发挥着重要的作用。与其他常见的气体，例如N₂、O₂、CO₂等气体不同，测试空间(无论是密封还是开放式空间)中水汽的含量虽然很小，但极易受环境温度等的影响。针对密闭特殊容器或者包装箱内气氛(主要有N₂、O₂、CO₂、H₂O等)的检测，通常采用取样的方式，通过气相色谱或者质谱技术进行气氛检测。但是取样检测的方式容易造成气体的污染，特别是对于水汽的检测，取样检测往往会造成较大的误差。

气体拉曼光谱技术能够实现水汽和其他多组分气体的原位、快速检测，具有技术优势。然而，由于气体分子散射界面小，气体分子的拉曼效应相对较弱，气体中水汽的含量低，限制了拉曼光谱在水汽检测方面的应用。

申请人在授权的实用新型专利ZL202022818946.2中提供了一种用于拉曼光谱气体检测的多次反射腔探头，能够解决传统的拉曼探头激发效率低、信号强度弱、检测限较低问题。该探头在检测空气中气氛时，能够检测到空气中的微量水汽。为了利用该拉曼探头与气体拉曼技术实现水汽的准确定量分析检测，实现水汽与氮气、氧气等空气中气体组分的同时检测，迫切需要设计用于拉曼探头的水汽标定装置和标定方法；但是常规的探测空气进行探头标定时，时域变化和环境温度的波动会造成精度大大降低。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种用于拉曼探头的水汽原位标定装置和标定方法，能够可同时完成水汽含量的校准以及拉曼探头的水汽原位标定，避免了常规的探测空气进行探头标定的时域变化和环境温度波动等引起的精度大大降低问题，提高了标定方法的精度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于拉曼探头的水汽原位标定装置，包括密封标定舱，所述密封标定舱内安装有拉曼探头、温湿度计和压力传感器；还包括设置在密封标定舱外的拉曼光谱仪、数据采集器、激光器和温湿度发生器；

所述激光器与拉曼探头的输入端相连用于向拉曼探头发射激光，所述拉曼光谱仪与拉曼探头的输出端相连用于接收拉曼探头发射的光信号；

温湿度计、压力传感器和拉曼光谱仪的输出端均与数据采集器相连；

所述温湿度发生器与密封标定舱连通用于调节密封标定舱内的水汽含量。

所述的激光器为Nd:YAG激光器，输出功率范围是0～1000mw，激光器与拉曼探头通过输入光纤连接，用于向拉曼探头输入532nm波长的连续激光。

述拉曼探头通过输出光纤与拉曼光谱仪连接。