CN107490560A - 一种近红外光谱吸收式气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种近红外光谱吸收式气体检测系统，包括：高频调制器、倍频器、锁相器、气室；其特征在于：所述气室设置在光源与光分路器之间，光源发出的红外光经入射透镜准直成平行光穿过筒体从出口透镜穿出，并照射在光分路器的光纤上，光分路器输出的光信号传输至前置放大器，将光信号转换为电流信号并放大，前置放大器将放大后的电流信号传输至锁相器，锁相器将放大后的电流信号转换为直流信号输出，直流信号输入到滤波器进行带通滤波处理，滤波后的直流信号送入信号处理器处理，本发明具有精度高、准确性好、检测成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种近红外光谱吸收式气体检测系统。
背景技术
一氧化碳是一种有毒的可燃可爆性气体，它给工业安全生产带来巨大危害。在化工生产中，CO是一种有毒的危机工人生命安全的副产品,也是钢铁冶金工业生产中的有毒气体，在冶金企业的焦炉、高炉、铁合金矿热炉等冶炼生产中都有大量产生。在火灾的早期预测预报中，也被确定为检测的重要气体之一。在日常生活中，CO是智能家居系统、大气环境污染监测等重要的参数指标。为了实现对CO的检测，装设可燃气体检测器，及时发现事故隐患、尽早采取补救措施是非常必要的。保证工业安全生产、工作和生活环境的空气质量而进行的有害气体浓度检测时非常复杂而重要的课题。以往采用检测管、电化学式和载体催化元件等方法，有测量精度低、容易中毒老化、检测范围小、寿命短等缺点。采用红外技术检测不但克服了以往检测方法的不足，而且还具有选择性好、连续分析、响应速度快等优点，这些优点除了适用于地面气体检测外，更能适用于矿井气体的检测环境，因此将红外技术应用于CO检测具有重要的意义和良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种近红外光谱吸收式气体检测系统。
一种近红外光谱吸收式气体检测系统，包括：高频调制器、倍频器、锁相器、气室；其特征在于：所述气室设置在光源与光分路器之间，光源发出的红外光经入射透镜准直成平行光穿过筒体从出口透镜穿出，并照射在光分路器的光纤上，光分路器输出的光信号传输至前置放大器，将光信号转换为电流信号并放大，前置放大器将放大后的电流信号传输至锁相器，锁相器将放大后的电流信号转换为直流信号输出，直流信号输入到滤波器进行带通滤波处理，滤波后的直流信号送入信号处理器处理。
优选地，所述入射透镜和出口透镜安装在筒体的两端，筒体两侧还设有与其相通的进气管、出气管，筒体长度与内径的比值不低于15。
优选地，所述光源由高频调制器、谐波调制器、锯齿波发生器组成的驱动电路组成，其中锯齿波发生器发出高频正弦信号，高频正弦信号经谐波调制器、高频调制器进行调制后作为光源的驱动信号。
优选地，所述高频调制器的信号输出端还与锁相器的参考信号输入端相连接。
优选地，所述信号处理器包括ARM处理器和单片机，滤波后的直流信号送入ARM处理器和单片机处理、计算，单片机完成处理和计算后，对CO气体浓度结果进行记录、显示、比对操作，超过设定的极限时进行报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过近红外光谱吸测量原理，实现对采样气体中CO气体浓度进行检测，当CO气体浓度超出设定值时进行报警操作，具有精度高、准确性好、检测成本低的优点。
附图说明
图1为本发明一种近红外光谱吸收式气体检测系统的结构示意图。
图2为本发明中气室的结构示意图。
图中，1、光源，2、高频调制器，3、谐波调制器，4、锯齿波发生器，5、气室，6、倍频器，7、光分路器，8、前置放大器，9、锁相器，10、滤波器，11、信号处理器，501、入射透镜，502、进气管，503、筒体，504、出气管，505、出口透镜。
具体实施方式
参见图1、图2，一种近红外光谱吸收式气体检测系统，包括：高频调制器2、倍频器6、锁相器9、气室5；其特征在于：所述气室5设置在光源1与光分路器7之间，光源1发出的红外光经入射透镜501准直成平行光穿过筒体503从出口透镜505穿出，并照射在光分路器7的光纤上，光分路器7输出的光信号传输至前置放大器8，将光信号转换为电流信号并放大，前置放大器8将放大后的电流信号传输至锁相器9，锁相器9将放大后的电流信号转换为直流信号输出，直流信号输入到滤波器10进行带通滤波处理，滤波后的直流信号送入信号处理器11处理。
所述入射透镜501和出口透镜505安装在筒体503的两端，筒体503两侧还设有与其相通的进气管502、出气管504，筒体503长度与内径的比值不低于15。
所述光源1由高频调制器2、谐波调制器3、锯齿波发生器4组成的驱动电路组成，其中锯齿波发生器4发出高频正弦信号，高频正弦信号经谐波调制器3、高频调制器2进行调制后作为光源1的驱动信号。
所述高频调制器2的信号输出端还与锁相器9的参考信号输入端相连接。
所述信号处理器11包括ARM处理器和单片机，滤波后的直流信号送入ARM处理器和单片机处理、计算，单片机完成处理和计算后，对CO气体浓度结果进行记录、显示、比对操作，超过设定的极限时进行报警。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种近红外光谱吸收式气体检测系统，包括：高频调制器（2）、倍频器（6）、锁相器（9）、气室（5）；其特征在于：所述气室（5）设置在光源（1）与光分路器（7）之间，光源（1）发出的红外光经入射透镜（501）准直成平行光穿过筒体（503）从出口透镜（505）穿出，并照射在光分路器（7）的光纤上，光分路器（7）输出的光信号传输至前置放大器（8），将光信号转换为电流信号并放大，前置放大器（8）将放大后的电流信号传输至锁相器（9），锁相器（9）将放大后的电流信号转换为直流信号输出，直流信号输入到滤波器（10）进行带通滤波处理，滤波后的直流信号送入信号处理器（11）处理。
2.如权利要求1所述的一种近红外光谱吸收式气体检测系统，其特征在于：所述入射透镜（501）和出口透镜（505）安装在筒体（503）的两端，筒体（503）两侧还设有与其相通的进气管（502）、出气管（504），筒体（503）长度与内径的比值不低于15。
3.如权利要求1所述的一种近红外光谱吸收式气体检测系统，其特征在于：所述光源（1）由高频调制器（2）、谐波调制器（3）、锯齿波发生器（4）组成的驱动电路组成，其中锯齿波发生器（4）发出高频正弦信号，高频正弦信号经谐波调制器（3）、高频调制器（2）进行调制后作为光源（1）的驱动信号。
4.如权利要求3所述的一种近红外光谱吸收式气体检测系统，其特征在于：所述高频调制器（2）的信号输出端还与锁相器（9）的参考信号输入端相连接。
5.如权利要求1所述的一种近红外光谱吸收式气体检测系统，其特征在于：所述信号处理器（11）包括ARM处理器和单片机，滤波后的直流信号送入ARM处理器和单片机处理、计算，单片机完成处理和计算后，对CO气体浓度结果进行记录、显示、比对操作，超过设定的极限时进行报警。
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