一種高精度微流紅外氣體傳感器及其測量方法技術

本發明專利技術提供一種高精度微流紅外氣體傳感器及其測量方法，該高精度微流紅外氣體傳感器包括紅外光源系統、測量氣室、紅外半導體探測器、窄帶濾光片、微流紅外探測器、信號處理及輸出系統，測量氣室上同側設有氣體入口、氣體出口，另一側設有一通道，紅外半導體探測器安裝在此通道內；該傳感器的測量方法包括將紅外半導體探測器作為參考通道，將微流紅外探測器作為測量通道，將參考通道獲取的參考信號對測量通道獲取的測量信號進行修正，得到修正信號，信號處理及輸出系統根據信號與氣體濃度的換算公式進行處理運算后輸出測量氣體的濃度值。本發明專利技術結構簡單，制造成本低，能提高微流紅外氣體傳感器的測量精度和長期穩定性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微流紅外氣體傳感器測量
，特別是。
技術介紹
近三十年來我國經濟得到快速發展，而由此帶來的空氣污染問題日益嚴重，為防止空氣質量惡化、維護國民的身體健康、改善生活環境及提高生活質量，國家頒布了《中華人民共和國大氣污染防治法》，國家、地方也制定了相應的大氣污染物排放標準，并要求固定污染源必須安裝煙氣排放連續監測系統(CEMS)，實施大氣污染源排放污染物總量監測與控制。隨著國家對于污染物排放控制的加強，以及新型脫硫技術(如氨法脫硫技術等) 的廣泛應用，經過脫硫脫硝的氣態污染物含量一般都相對較低，因此對于SO2的低濃度檢測要求日趨重要。以北京市地方標準《鍋爐大氣污染物排放標準》為例，SO2的排放限值為 50mg/m3, NO的排放限值為100mg/m3,而目前廣泛應用的熱電堆檢測器紅外分析方法是無法滿足低量程測量要求的。美國專利US5621213中公開了一種煙氣排放連續監測系統，該系統中的測量裝置利用傳統的非分光紅外吸收光譜技術測得氣體室內的煙氣參數，如S02、 NO、NO2的濃度。但這種氣體濃度測量方法不能滿足低濃度測量的要求。為了能夠準確測量釋放煙氣中的污染物濃度，需要選用高精度、高靈敏度的檢測方法，如微流紅外技術來測定煙氣中的S02、NO等氣體的濃度，但是微流紅外氣體傳感器在使用過程中，隨著紅外光源輸出光譜強度下降，傳感器探測的信號會在一定程度上漂移，這將導致測量結果不準確。在美國專利US6320192B1中，株式會社堀場制作所(Horiba)提供了一種微流紅外氣體探測器，該探測器是運用微流紅外技術來實現低濃度的測量，在美國專利US6166383中，西門子公司研制了一種非分光紅外氣體分析儀，該分析儀也是運用微流紅外技術來測定低濃度的氣體濃度。這兩個專利中的技術方案都能解決低量程的測量問題，但是都無法解決由于紅外光源輸出光譜強度下降而造成的傳感器探測信號漂移問題。因此急需一種能解決微流紅外氣體傳感器中，由于紅外光源輸出光譜強度下降造成的探測器信號漂移問題，從而提高微流紅外氣體傳感器測量精度的裝置。
技術實現思路
本專利技術為了克服上述現有技術存在的問題及缺點，提供了一種更加精確、更加簡單的微流紅外氣體傳感器裝置和方法。本專利技術的技術方案為一種高精度微流紅外氣體傳感器，包括紅外光源系統、測量氣室、紅外半導體探測器、窄帶濾光片、微流探測器、信號處理及輸出系統，紅外光源系統、微流探測器分別位于測量氣室的兩端，窄帶濾光片位于測量氣室與微流探測器之間，測量氣室上與氣體入口、氣體出口相對的一側設有一通道，紅外半導體探測器安裝在此通道內，微流探測器、紅外半導體探測器分別與信號處理及輸出系統的信號前置放大電路輸入端相連。紅外光源系統、窄帶濾光片、微流探測器、信號處理及輸出系統均為現有結構。所述的紅外半導體探測器可為熱釋電探測器或熱電堆探測器。所述的信號處理及輸出系統包括電源模塊、信號前置放大電路、信號調理電路、微處理器、鍵盤和顯示屏，紅外半導體探測器、微流探測器分別與信號前置放大電路的輸入端相連，信號前置放大電路的輸出端與信號調理電路的輸入端相連，信號調理電路的輸出端與微處理器單向連接，電源模塊分別與信號前置放大電路、信號調理電路和微處理器連接， 微處理器分別與鍵盤、顯示屏連接。一種高精度微流紅外氣體傳感器的測量方法，按以下步驟進行a.將紅外半導體探測器作為該高精度微流紅外氣體傳感器的參考通道，其信號強度記為參考信號R，將微流探測器作為該高精度微流紅外氣體傳感器的測量通道，其信號強度記為測量信號T，將高精度微流紅外氣體傳感器老化20天，其參考信號記為參考信號基準值R0;b.運用修正公式信號修正值=測量信號值X參考信號基準值/參考信號值，將信號修正值記為T’，即T，=TXR0/R；c.信號處理及輸出系統根據信號與氣體濃度的換算公式進行處理運算后輸出測量氣體的濃度值。本專利技術的有益效果是本傳感器結構簡單，制造成本低；由于在測量氣室上增加了一個紅外半導體探測器作為微流紅外氣體傳感器的參考通道，用來修正微流探測器的測量信號，可以消除因紅外光源輸出光譜強度下降帶來的長時間漂移，從而提高微流紅外氣體傳感器的測量精度和長期穩定性。附圖說明圖I為本專利技術的結構示意圖。圖2為本專利技術的信號處理及輸出系統連接示意圖。圖3為本專利技術的測量信號和參考信號隨時間變化曲線圖。圖4為本專利技術的測量修正信號和參考信號隨時間變化曲線圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。具體實施例I :待測氣體為SO2的高精度微流紅外氣體傳感器及其測量方法，(I)待測氣體為SO2的高精度微流紅外氣體傳感器的構造，如圖I所示，待測氣體為SO2的高精度微流紅外氣體傳感器，包括紅外光源系統I、測量氣室7、紅外半導體探測器6、窄帶濾光片8、微流SO2探測器4、信號處理及輸出系統，紅外光源系統I、微流SO2探測器 4分別位于測量氣室7的兩端，窄帶濾光片8位于測量氣室7與微流SO2探測器4之間，測量氣室上與氣體入口 2、氣體出口 3相對的一側設有一通道5，紅外半導體探測器6安裝通道5內，微流SO2探測器4、紅外半導體探測器6分別與信號處理及輸出系統的信號前置放大電路輸入端相連。紅外光源系統、窄帶濾光片、微流探測器、信號處理及輸出系統均為現有結構。紅外半導體探測器為熱釋電探測器。所述的信號處理及輸出系統包括電源模塊、信號前置放大電路、信號調理電路、微處理器、鍵盤和顯示屏，紅外半導體探測器、微流SO2探測器分別與信號前置放大電路的輸入端相連，信號前置放大電路的輸出端與信號調理電路的輸入端相連，信號調理電路的輸出端與微處理器單向連接，電源模塊分別與信號前置放大電路、信號調理電路和微處理器連接，微處理器分別與鍵盤、顯示屏連接。(2)高精度微流紅外SO2氣體傳感器的測量方法a.將熱釋電探測器6作為該高精度微流紅外SO2氣體傳感器的參考通道，其信號強度記為參考信號R，將微流SO2探測器4作為該高精度微流紅外SO2氣體傳感器的測量通道，其信號強度記為測量信號T，將該高精度微流紅外SO2氣體傳感器老化20天，其參考信號記為參考信號基準值Rq=3015 ;同時，向傳感器內依次通入O、30、60、120、200ppm的SO2標準氣體，進行標定，得到標定數據如表I所示。表I權利要求1.一種高精度微流紅外氣體傳感器，包括紅外光源系統、測量氣室、紅外半導體探測器、窄帶濾光片、微流紅外探測器、信號處理及輸出系統，紅外光源系統、微流探測器分別位于測量氣室的兩端，窄帶濾光片位于測量氣室與微流探測器之間，其特征在于測量氣室上與氣體入口、氣體出口相對的一側設有一通道，紅外半導體探測器安裝在此通道內，微流探測器、紅外半導體探測器分別與信號處理及輸出系統的信號前置放大電路輸入端相連。2.根據權利要求I所述的一種高精度微流紅外氣體傳感器，其特征在于所述的紅外半導體探測器為熱釋電探測器或熱電堆探測器。3.一種高精度微流紅外氣體傳感器的測量方法，其特征在于包括以下步驟a.將紅外半導體探測器作為該高精度微流紅外氣體傳感器的參考通道，其信號強度記為參考信號R，將微流紅外探測器作為該高精度微流紅外氣體傳感器的測量通道，其信號強度記為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高精度微流紅外氣體傳感器，包括紅外光源系統、測量氣室、紅外半導體探測器、窄帶濾光片、微流紅外探測器、信號處理及輸出系統，紅外光源系統、微流探測器分別位于測量氣室的兩端，窄帶濾光片位于測量氣室與微流探測器之間，其特征在于測量氣室上與氣體入口、氣體出口相對的一側設有一通道，紅外半導體探測器安裝在此通道內，微流探測器、紅外半導體探測器分別與信號處理及輸出系統的信號前置放大電路輸入端相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉志強，蔣泰毅，何濤，石平靜，
申請(專利權)人：武漢四方光電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：