【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及氟化氫檢測，尤其涉及一種基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、傳統(tǒng)的氟化氫（hf）氣體檢測技術(shù)包括人工采樣方式與連續(xù)采樣方式兩大類。人工采樣方式主要采用傳統(tǒng)的分析方法如電化學(xué)分析法、氣相色譜法，
2、人工采樣的缺點(diǎn)是：由于氟化氫（hf）常態(tài)下是一種劇毒、腐蝕性、強(qiáng)吸附性的無色氣體。電化學(xué)分析法使用電化學(xué)傳感器，在進(jìn)行氟化氫（hf）測量時(shí)，設(shè)備使用取樣泵把空氣抽取到傳感器腔室。空氣中的氟化氫（hf）和傳感器產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并形成電化學(xué)信號，最后通過信號處理電路送到微處理器進(jìn)行濃度計(jì)算。由于氟化氫（hf）易溶于水，因此與空氣中的水結(jié)合后形成強(qiáng)酸性溶液氫氟酸。因此傳統(tǒng)接觸式測量的方法，傳感器在測量過程中不可避免會被氫氟酸腐蝕，水分可能導(dǎo)致樣品的降解和檢測器的損壞。人工取樣還存在由于操作者的操作技能對分析的精度有很大影響；且傳統(tǒng)方法只能單一成分的逐個(gè)進(jìn)行檢測分析，不具備多重輸入和信號處理功能；分析費(fèi)時(shí)，響應(yīng)速度慢，效率低，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析。
3、連續(xù)采樣測量方式常用于紫外線式、紅外線式和熱導(dǎo)式等分析儀器，均由采樣預(yù)處理系統(tǒng)和分析儀表兩部分組成。被測氣體通過采樣和預(yù)處理后連續(xù)送入儀表的測量管道，安裝在測量管道兩頭的紅外線或紫外線光學(xué)探頭對氣體濃度的測量，其測量原理是當(dāng)被測氣體通過測量管道時(shí)吸收紅外或紫外光源發(fā)出的特定頻率光(與被測氣體成分有關(guān))使光強(qiáng)衰減，測出光強(qiáng)的衰減程度即確定了煙氣中被測氣體的含量。但是這種基于采樣的測量方式存在以下明顯的缺點(diǎn)：1.響應(yīng)時(shí)間慢，無法實(shí)時(shí)跟蹤濃度的變化情況；2.
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)。
2、本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，包括光源驅(qū)動模塊、氣體吸收池模塊、探測器模塊、光電轉(zhuǎn)換處理模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊；所述光源驅(qū)動模塊發(fā)射檢測激光到氣體吸收池模塊，所述氣體吸收池模塊內(nèi)有氟化氫氣體，所述探測器模塊的探頭部分在氣體吸收池模塊內(nèi)，所述探測器模塊連接光電轉(zhuǎn)換處理模塊，所述光電轉(zhuǎn)換處理模塊連接數(shù)據(jù)采集處理模塊；所述光源驅(qū)動模塊發(fā)射檢測激光穿過氣體吸收池模塊被探測器模塊接收得到第一信號，所述探測器模塊將第一信號傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換處理模塊進(jìn)行解調(diào)得到第二信號，所述光電轉(zhuǎn)換處理模塊將第二信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊對第二信號定標(biāo)后計(jì)算待測氣體濃度。
3、優(yōu)選的，所述的光源驅(qū)動模塊包括可調(diào)諧激光器dfb，所述可調(diào)諧激光器dfb的直流驅(qū)動電流上附加一個(gè)鋸齒波電流和一個(gè)正弦調(diào)制電流，對可調(diào)諧激光器dfb發(fā)射的檢測激光的頻率和輸出光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制。
4、優(yōu)選的，所述的鋸齒波電流和正弦調(diào)制電流的幅度均小于2伏。
5、優(yōu)選的，所述的氣體吸收池模塊包括兩塊共軸的等焦距凹面鏡，組成一個(gè)離軸諧振腔；所述等焦距凹面鏡的反射面使用鍍金處理工藝。
6、優(yōu)選的，所述的光電轉(zhuǎn)換處理模塊為鎖相放大器，所述鎖相放大器包括信號通道、參考通道、混頻器和低通濾波器；所述鎖相放大器生成與第一信號的頻率相同的參考信號，設(shè)第一信號和參考信號的頻率為f，當(dāng)信號通道中的第一信號與參考通道的參考信號通過混頻器后得到一個(gè)直流信號和頻率為2f的兩倍頻信號，最后通過低通濾波器將直流信號和兩倍頻信號分離得到第二信號。
7、優(yōu)選的，所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集卡獲取第二信號后傳輸給計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)計(jì)算待測氣體濃度的步驟包括：
8、光源驅(qū)動模塊發(fā)射入射光強(qiáng)為的檢測激光穿過裝有氟化氫氣體的氣體吸收池模塊，檢測激光光譜覆蓋一個(gè)或多個(gè)氟化氫氣體的吸收譜線，則透射光強(qiáng)、入射光強(qiáng)、氣體濃度c即待測氣體的體積濃度之間的關(guān)系為：
9、式中，為氟化氫氣體的吸收系數(shù)；c為氣體濃度；l為檢測激光吸收氣體的長度；p為氟化氫氣體的總壓力；s(t)為氟化氫氣體特征譜線的線強(qiáng)度，s(t)與溫度t有關(guān)；為線性函數(shù)，與氟化氫氣體吸收譜線的形狀﹑總壓力、溫度、待測氣體中各成分含量都有關(guān)系。
10、優(yōu)選的，所述的檢測激光為近紅外1.3-.1.5微米波段。
11、本專利技術(shù)的有益效果是：
12、1）實(shí)現(xiàn)非接觸在線自動監(jiān)測；避免空氣中的水和氟化氫結(jié)合后形成強(qiáng)酸性溶液氫氟酸對傳感器的損壞。
13、2）靈敏度高，對于氟化氫（hf）氣體只要選擇合適的光譜波段，可以實(shí)現(xiàn)ppm量級的精度；測量結(jié)果反映一個(gè)區(qū)域的濃度平均水平，結(jié)果更具有代表性；系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低。
14、3）無需采樣預(yù)處理，安裝在測量現(xiàn)場，測量設(shè)備本身與被測氣體完全隔離，可以適應(yīng)高粉塵、強(qiáng)腐蝕性的被測氣體環(huán)境，具有非常好的環(huán)境適應(yīng)性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：包括光源驅(qū)動模塊、氣體吸收池模塊、探測器模塊、光電轉(zhuǎn)換處理模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊；所述光源驅(qū)動模塊發(fā)射檢測激光到氣體吸收池模塊，所述氣體吸收池模塊內(nèi)有氟化氫氣體，所述探測器模塊的探頭部分在氣體吸收池模塊內(nèi)，所述探測器模塊連接光電轉(zhuǎn)換處理模塊，所述光電轉(zhuǎn)換處理模塊連接數(shù)據(jù)采集處理模塊；所述光源驅(qū)動模塊發(fā)射檢測激光穿過氣體吸收池模塊被探測器模塊接收得到第一信號，所述探測器模塊將第一信號傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換處理模塊進(jìn)行解調(diào)得到第二信號，所述光電轉(zhuǎn)換處理模塊將第二信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊對第二信號定標(biāo)后計(jì)算待測氣體濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：所述的光源驅(qū)動模塊包括可調(diào)諧激光器DFB，所述可調(diào)諧激光器DFB的直流驅(qū)動電流上附加一個(gè)鋸齒波電流和一個(gè)正弦調(diào)制電流，對可調(diào)諧激光器DFB發(fā)射的檢測激光的頻率和輸出光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：所述的鋸齒波電流和正弦調(diào)制電流的幅度均小于2伏。
4.根據(jù)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：所述的光電轉(zhuǎn)換處理模塊為鎖相放大器，所述鎖相放大器包括信號通道、參考通道、混頻器和低通濾波器；所述鎖相放大器生成與第一信號的頻率相同的參考信號，設(shè)第一信號和參考信號的頻率為f，當(dāng)信號通道中的第一信號與參考通道的參考信號通過混頻器后得到一個(gè)直流信號和頻率為2f的兩倍頻信號，最后通過低通濾波器將直流信號和兩倍頻信號分離得到第二信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集卡獲取第二信號后傳輸給計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)計(jì)算待測氣體濃度的步驟包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：所述的檢測激光為近紅外1.3-.1.5微米波段。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：包括光源驅(qū)動模塊、氣體吸收池模塊、探測器模塊、光電轉(zhuǎn)換處理模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊；所述光源驅(qū)動模塊發(fā)射檢測激光到氣體吸收池模塊，所述氣體吸收池模塊內(nèi)有氟化氫氣體，所述探測器模塊的探頭部分在氣體吸收池模塊內(nèi)，所述探測器模塊連接光電轉(zhuǎn)換處理模塊，所述光電轉(zhuǎn)換處理模塊連接數(shù)據(jù)采集處理模塊；所述光源驅(qū)動模塊發(fā)射檢測激光穿過氣體吸收池模塊被探測器模塊接收得到第一信號，所述探測器模塊將第一信號傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換處理模塊進(jìn)行解調(diào)得到第二信號，所述光電轉(zhuǎn)換處理模塊將第二信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊對第二信號定標(biāo)后計(jì)算待測氣體濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：所述的光源驅(qū)動模塊包括可調(diào)諧激光器dfb，所述可調(diào)諧激光器dfb的直流驅(qū)動電流上附加一個(gè)鋸齒波電流和一個(gè)正弦調(diào)制電流，對可調(diào)諧激光器dfb發(fā)射的檢測激光的頻率和輸出光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可調(diào)激光的氟化氫測量系統(tǒng)，其特征在于：所述的鋸齒波電流和正弦調(diào)制電流的幅...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：付學(xué)智，王波，
申請(專利權(quán))人：成都麥特斯科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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