[发明专利]基于LED光源的CO气体检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及CO气体检测领域，一种基于LED光源的CO气体检测系统及方法。

背景技术

红外光谱法对CO气体进行检测是近些年开展起来的一种光学气体检测方法。其原理是利用CO气体在红外波段的特征吸收来判断其成分的存在；利用CO气体分子对红外光谱能量吸收的大小来反演浓度。CO气体的红外吸收波段如图1所示，浓度反演是根据比尔－朗伯定律，如图2所示。

在6250－6410波长范围内，CO气体有较强吸收，这个吸收也称之为指纹吸收，即一旦在6250－6410波长范围内出现红外吸收，一定是CO气体引起。那么它的浓度到底是多少，就需要下面的比尔－朗伯定律来去计算。

比尔－朗伯定律用于说明光传输现象。

图2中，Io为入射的单色光强度， I为透过光强度 ，l为光程长度 (m) ，c为吸光物质的浓度(ml/l) ，Epsilon为吸光物质的摩尔吸光系数 (l/ml-m) ，Log I/Io 也称为吸光率或者透光度 。

比尔－朗伯定律说明，当有一束已知强度的红外光I₀照射，被某一种气体吸收后，光强会变弱，吸收之后的光I称之为出射光强。那么入射光强和出射光强之间符合比尔－朗伯定律，这说明气体的吸收不仅仅和浓度有关，还与吸收系数、吸收距离有关。因此，当我们已知CO气体，固定吸收长度，测出入射，出射光强，就可以反推出浓度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LED光源的CO气体检测系统及方法，利用LDE作为CO气体检测系统的光源，来解决现有CO气体检测系统检测光源不够稳定、需要机械调制、需要去除干扰光等问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于LED光源的CO气体检测系统，其特征在于：包括有LED光源，所述LED光源的前方光路上设有气体吸收池，所述气体吸收池的两端分别设有入、出光孔，气体吸收池上分别设有进、出气口，所述的进气口外接气源，所述气体吸收池内设有温度传感器，所述的温度传感器依次外接数据采集器和单片机。

一种基于LED光源的CO气体检测方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：首先向气体吸收池中通入待测CO气体，LED光源发出的光由入光孔进入气体吸收池，并穿过气体吸收池中的待测CO气体，然后从出光孔出射，其中部分光被待测CO气体吸收；温度传感器探测到穿过待测CO气体吸收之后的光的光强信号，并获得的光强信号送入数据采集器进行AD转换，然后将光强信号送给单片机进行处理并根据比尔－朗伯定律计算出待测CO气体的浓度。

所述的基于LED光源的CO气体检测系统，其特征在于：所述LED光源的中心波长为4.45微米。

本发明的有益效果：

本发明解决了现有CO气体检测系统检测光源不够稳定、需要机械调制、需要去除干扰光等问题，简化了系统结构，提高了稳定性。

附图说明

图1为本发明CO气体红外吸收光谱图。

图2为本发明比尔－朗伯定律推导示意图。

图3为本发明系统结构示意图。

图4为本发明黑体辐射光谱图。

图5为本发明中心波长为4.45微米LED发光光谱图。

图6为本发明气体吸收池结构示意图。

具体实施方式

参见图3，一种基于LED光源的CO气体检测系统，包括有LED光源，LED光源的前方光路上设有气体吸收池，气体吸收池的两端分别设有入、出光孔，气体吸收池上分别设有进、出气口，进气口外接气源，气体吸收池内设有温度传感器，温度传感器依次外接数据采集器和单片机。

一种基于LED光源的CO气体检测方法，具体包括以下步骤：首先向气体吸收池中通入待测CO气体，LED光源发出的光由入光孔进入气体吸收池，并穿过气体吸收池中的待测CO气体，然后从出光孔出射，其中部分光被待测CO气体吸收；温度传感器探测到穿过待测CO气体吸收之后的光的光强信号，并获得的光强信号送入数据采集器进行AD转换，然后将光强信号送给单片机进行处理并根据比尔－朗伯定律计算出待测CO气体的浓度。

LED光源的中心波长为4.45微米。

以下结合附图对本发明作进一步的说明：

本系统和以往系统的最大区别在于，采用了LED作为光源。传统的非分散红外吸收光谱检测系统，都是利用灯丝作为光源，灯丝近似于黑体，如图4所示，黑体光源的辐射包含了很宽的范围，也包含了许多的气体的吸收波段，而LED光源发出特定波段的辐射，通过选择，选取适合CO气体吸收波段的LED作为光源有光强强，稳定，选择性好，抗干扰好，可脉冲调制等优点。