CN110455727A - 可控性气体浓度检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了可控性气体浓度检测设备，涉及气体检测技术领域。本发明包括：气体采集装置、管状气室、激光发生器、信号探测器、锁相放大器、数据采集卡；气体采集装置包括气体过滤设备、恒流恒压设备；气体过滤设备，用于滤除对被测气体检测信号产生ppb量级或更大信号干扰的微粒；管状气室用于接收稳定流速的取样气体；锁相放大器与数据采集卡连接。本发明气体采集装置内采用气体过滤设备滤除干扰气体与微粒，并通过恒流恒压设备以及恒湿恒温设备对待检测气体处理，显著提高了气体传感器实际应用中的检测下限与精度；通过控制模块对第一信号以及第二信号对比分析后计算出待检测气体的浓度，实现高效高精度检测，提高检测效率。
Description
技术领域
本发明属于气体检测技术领域，特别是涉及一种可控性气体浓度检测设备。
背景技术
为防止中毒或保证健康安全，居住环境中苯与甲醛的浓度规定不得超过100ppb；而对于判断哮喘等呼吸病，呼出气中一氧化氮的浓度的检测下限与精度必须达到1-5ppb。目前能够对这些超低浓度气体检测的技术主要是昂贵的大型实验室分析仪器。而可以用于现场检测的低廉便携式的传感器检测仪表通常只能检测不低于1000ppb或1ppm的高浓度气体。为此，大型仪器小型化与小型仪表精度化已经成为环境与健康安全检测的发展方向。
现有的一种低浓度甲醛检测器通过特殊设计的消除噪音并将信号放大的电路处理电化学传感器对低浓度甲醛仅能产生的微弱信号，达到了50ppb的甲醛检测精度。然而该方法的作用有限。实际使用中，被测气体的温度、压力、流速、湿度以及其它气体均可能产生被测信号中相当于ppb浓度变化的噪音贡献。这些叠加到检测信号上的噪音并不能通过电路加以去除或识别，而将随着被测信号的放大而放大，从而影响最后检测结果的可靠性，而且精度的提高也十分有限。
市面上常用的气体浓度检测装置主要采用单端单光源入射到气体池中，光源的单一性决定了测量其他的种类少，局限性大，在某些研究中采用的是一个光源对应一个气体池的方式解决多光源耦合问题，但随着测量组分的增加，对装置的复杂性以及测量精度的要求更高。
本发明提供一种可控性气体浓度检测设备，气体采集装置采集待测试气体，通过控制模块对第一信号以及第二信号对比分析后计算出待检测气体的浓度，显著提高了气体传感器实际应用中的检测下限与精度；实现高效高精度检测，提高检测效率。
发明内容
本发明的目的在于提供可控性气体浓度检测设备，通过气体采集装置采集待测试气体，通过控制模块对第一信号以及第二信号对比分析后计算出待检测气体的浓度，显著提高了气体传感器实际应用中的检测下限与精度；实现高效高精度检测，提高检测效率。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为可控性气体浓度检测设备，包括：气体采集装置、管状气室、激光发生器、信号探测器、锁相放大器、数据采集卡；
所述气体采集装置包括气体过滤设备、恒流恒压设备；
所述气体过滤设备为树脂纤维滤管，用于滤除对被测气体检测信号产生ppb量级或更大信号干扰的微粒；所述气体过滤设备安装在管状气室的入口；所述气体过滤设备出口位置处安装恒流恒压设备；所述恒流恒压设备包括微量取样泵和恒流控制阀；所述微量取样泵，用于对被检测气体取样获取取样气体；所述恒流控制阀对取样气体的流速和压力进行恒定控制；
所述管状气室用于接收稳定流速的取样气体；所述激光发生器，用于向管状气室内发射不同波长的激光束；所述信号探测器，用于接收管状气室内的激光束；所述信号探测器与锁相放大器连接，用于从激光束信号的获取特定频率的信号并对激光束信号进行去噪；
所述锁相放大器与数据采集卡连接；所述数据采集卡，用于从去噪后的激光束中采集第一电压信号，并将所述第一电压信号传递至所述控制模块；
所述管状气室还与电化学传感器模组相连，所述电化学传感器模组，用于对管状气室输出的取样气体进行检测；所述电化学传感器模组与所述数据采集卡相连；所述数据采集卡，还用于从电化学传感器模组检测到的信号中采集第二电压信号，并将所述第二电压信号传递至所述控制模块；
所述控制模块与所述数据采集卡相连，所述控制模块，还用于对所述数据采集卡采集到的第一电压信号与第二电压信号进行处理，得到待检测气体的浓度值。
优选地，所述树脂纤维滤管还可以采用活性炭管或者活性氧化铝管代替。
优选地，所述激光发生器还连接激光驱动器；所述激光驱动器，用于控制所述激光器产生不同波长的激光束。
优选地，所述气体过滤设备出口位置处还安装恒湿恒温设备；所述恒温恒湿设备由仅与水分子作用的恒湿材料制作的导管以及填充在导管周围的，根据恒湿要求选定的调节气样湿度的介质，当气体通过该导管时，其中的水分子将通过导管膜的渗透与介质建立一种可以控制的湿度平衡从而实现恒湿。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明气体采集装置内采用气体过滤设备滤除干扰气体与微粒，并通过恒流恒压设备以及恒湿恒温设备对待检测气体处理，保证取样气体在恒压恒流与恒温恒湿的条件下进行进入到管状气室内，显著提高了气体传感器实际应用中的检测下限与精度；
2、本发明通过信号探测器接收经过管状气室内取样气体吸收谱线波长的激光束，并通过数据采集卡采集采集第一电压信号；同时电化学传感器模组对管状气室内的取样气体进行检测获取第二电压信号；控制模块对第一信号以及第二信号对比分析后计算出待检测气体的浓度，实现高效高精度检测，提高检测效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的可控性气体浓度检测设备的结构示意图；
图2为本发明中气体采集装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，本发明为可控性气体浓度检测设备，包括：气体采集装置、管状气室、激光发生器、信号探测器、锁相放大器、数据采集卡；
气体采集装置包括气体过滤设备、恒流恒压设备；
气体过滤设备为树脂纤维滤管，用于滤除对被测气体检测信号产生ppb量级或更大信号干扰的微粒；气体过滤设备安装在管状气室的入口；气体过滤设备出口位置处安装恒流恒压设备；恒流恒压设备包括微量取样泵和恒流控制阀；微量取样泵，用于对被检测气体取样获取取样气体；恒流控制阀对取样气体的流速和压力进行恒定控制；
气体采集装置内采用气体过滤设备滤除干扰气体与微粒，并通过恒流恒压设备以及恒湿恒温设备对待检测气体处理，保证取样气体在恒压恒流与恒温恒湿的条件下进行进入到管状气室内，显著提高了气体传感器实际应用中的检测下限与精度；检测下限与精度可以达到1-10ppb；
管状气室用于接收稳定流速的取样气体；激光发生器，用于向管状气室内发射不同波长的激光束；信号探测器，用于接收管状气室内的激光束；信号探测器与锁相放大器连接，用于从激光束信号的获取特定频率的信号并对激光束信号进行去噪；
锁相放大器与数据采集卡连接；数据采集卡，用于从去噪后的激光束中采集第一电压信号，并将第一电压信号传递至控制模块；
管状气室还与电化学传感器模组相连，电化学传感器模组，用于对管状气室输出的取样气体进行检测；电化学传感器模组与数据采集卡相连；数据采集卡，还用于从电化学传感器模组检测到的信号中采集第二电压信号，并将第二电压信号传递至控制模块；
控制模块与数据采集卡相连，控制模块，还用于对数据采集卡采集到的第一电压信号与第二电压信号进行处理，得到待检测气体的浓度值。
其中，树脂纤维滤管还可以采用活性炭管或者活性氧化铝管代替。
其中，激光发生器还连接激光驱动器；激光驱动器，用于控制激光器产生不同波长的激光束。
其中，气体过滤设备出口位置处还安装恒湿恒温设备；恒温恒湿设备由仅与水分子作用的恒湿材料制作的导管以及填充在导管周围的，根据恒湿要求选定的调节气样湿度的介质，当气体通过该导管时，其中的水分子将通过导管膜的渗透与介质建立一种可以控制的湿度平衡从而实现恒湿；
通过信号探测器接收经过管状气室内取样气体吸收谱线波长的激光束，并通过数据采集卡采集采集第一电压信号；同时电化学传感器模组对管状气室内的取样气体进行检测获取第二电压信号；控制模块对第一信号以及第二信号对比分析后计算出待检测气体的浓度，实现高效高精度检测，提高检测效率。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (4)
1.可控性气体浓度检测设备，其特征在于，包括：气体采集装置、管状气室、激光发生器、信号探测器、锁相放大器、数据采集卡；
所述气体采集装置包括气体过滤设备、恒流恒压设备；
所述气体过滤设备为树脂纤维滤管，用于滤除对被测气体检测信号产生ppb量级或更大信号干扰的微粒；所述气体过滤设备安装在管状气室的入口；所述气体过滤设备出口位置处安装恒流恒压设备；所述恒流恒压设备包括微量取样泵和恒流控制阀；所述微量取样泵，用于对被检测气体取样获取取样气体；所述恒流控制阀对取样气体的流速和压力进行恒定控制；
所述管状气室用于接收稳定流速的取样气体；所述激光发生器，用于向管状气室内发射不同波长的激光束；所述信号探测器，用于接收管状气室内的激光束；所述信号探测器与锁相放大器连接，用于从激光束信号的获取特定频率的信号并对激光束信号进行去噪；
所述锁相放大器与数据采集卡连接；所述数据采集卡，用于从去噪后的激光束中采集第一电压信号，并将所述第一电压信号传递至所述控制模块；
所述管状气室还与电化学传感器模组相连，所述电化学传感器模组，用于对管状气室输出的取样气体进行检测；所述电化学传感器模组与所述数据采集卡相连；所述数据采集卡，还用于从电化学传感器模组检测到的信号中采集第二电压信号，并将所述第二电压信号传递至所述控制模块；
所述控制模块与所述数据采集卡相连，所述控制模块，还用于对所述数据采集卡采集到的第一电压信号与第二电压信号进行处理，得到待检测气体的浓度值。
2.根据权利要求1所述的可控性气体浓度检测设备，其特征在于，所述树脂纤维滤管还可以采用活性炭管或者活性氧化铝管代替。
3.根据权利要求1所述的可控性气体浓度检测设备，其特征在于，所述激光发生器还连接激光驱动器；所述激光驱动器，用于控制所述激光器产生不同波长的激光束。
4.根据权利要求1所述的可控性气体浓度检测设备，其特征在于，所述气体过滤设备出口位置处还安装恒湿恒温设备；所述恒温恒湿设备由仅与水分子作用的恒湿材料制作的导管以及填充在导管周围的，根据恒湿要求选定的调节气样湿度的介质，当气体通过该导管时，其中的水分子将通过导管膜的渗透与介质建立一种可以控制的湿度平衡从而实现恒湿。
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| CN201910708399.1A Withdrawn CN110455727A (zh) | 2019-08-01 | 2019-08-01 | 可控性气体浓度检测设备 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112630378A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-09 | 航天亮丽电气有限责任公司 | 一种基坑井下安全作业气体检测系统 |
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2019
- 2019-08-01 CN CN201910708399.1A patent/CN110455727A/zh not_active Withdrawn
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