[发明专利]一种气体浓度测量装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于光谱分析技术的气体浓度测量装置及方法，属于光谱分析中的气体浓度分析技术领域。该装置包括一组中心峰值波长不同的窄带滤波片8、光源9、滤波片支架10、会聚透镜11、分波段光谱转台基座12、窄带狭缝3、配气系统4、光电检测器件5、数据采集与处理系统6、真空样品池13、标准气体样品池14。由于采用了光谱转台与窄带滤波片来代替现有技术中价格昂贵的光栅光谱仪，解决了光栅光谱仪体积大，经济性差的问题；此外，采用窄带滤波片选择气体吸收系数比较明显的波段，在对气体吸收峰值差值比较明显的光谱位置进行检测，并采用多波段谱线平均计算方法，减少数据处理量，简化了计算过程。

主权项

1.一种气体浓度测量装置，包括窄带狭缝(3)、配气系统(4)、光电检测器件(5)、数据采集与处理系统(6)、其中的配气系统(4)由气体样品池(7)、进出气体管道、温度压力测量与控制模块组成，其特征在于：还包括一组中心峰值波长不同的窄带滤波片(8)、光源(9)、滤波片支架(10)、会聚透镜(11)、分波段光谱转台基座(12)、真空样品池(13)、标准气体样品池(14)；所述的滤波片支架(10)安装在分波段光谱转台基座(12)上，并绕分波段光谱转台基座(12)上的转轴转动；一组窄带滤波片(8)安装在滤波片支架(10)周向不同位置；光源(9)，会聚透镜(11)及窄带狭缝(3)固定安装在分波段光谱转台基座(12)上；滤波片支架(10)转动时，光源(9)发出的光通过某一窄带滤波片(8)后形成窄带光谱，窄带光谱通过会聚透镜(11)及窄带狭缝(3)射向配气系统(4)；窄带光谱穿过配气系统(4)后，光电检测器件(5)测量经过待测气体吸收后的光谱信号，该信号经过数据采集与处理系统(6)，将光谱信号转换成电信号，进行数据采集与处理，计算待测气体的浓度；所述的真空样品池(13)和标准气体样品池(14)作为标准配件，在测量过程中替代安装在气体样品池(7)的位置；光源(9)需要满足条件：待测气体吸收峰值谱线在光源(9)的光谱范围内，该吸收峰值谱线包括n个强吸收峰值谱线λ1，λ2，...，λi，...，λn(n为强吸收峰值谱线个数)和1个弱吸收峰值谱线λ0，并且λ1＜λ0＜λn；窄带滤波片(8)需要满足条件：在光源(9)的光谱范围内，根据待测气体的吸收光谱峰值谱线位置和吸收光谱峰值谱线间距决定窄带滤波片(8)的中心峰值波长和半峰值宽度；根据强吸收峰值谱线λ1，λ2，...，λi，...，λn和弱吸收峰值谱线λ0，确定对应强吸收峰值谱线的窄带滤波片B1，B2，...，Bi，...，Bn，以及对应弱吸收峰值谱线的滤波片B0，滤波片半峰值宽度为Δλi。