[发明专利]气体检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体监测，特别涉及不同量程气体的检测装置及方法。

背景技术

目前在气体检测中，存在检测多种气体的需求，如在烟气检测中存在CO、CO2的需求，CO量程是0～3000ppm，而CO2的量程是0～15％，两个量程相差较大，传统气相滤波非色散红外光谱技术较难实现不同量程多组分气体测量，要实现必须配置带宽非常窄的红外滤光片。

该类分析技术主要有以下不足：窄带红外滤光片通常价格非常昂贵，成本高；光源光束通过窄带红外滤光片后，光强衰减量较大，造成传感器检测到光强较低，仪器信噪比降低，探测下限变差。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种检测精度高、成本低、易维护的气体检测装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种气体检测装置，所述气体检测装置包括光源、GFC轮、怀特腔及第一传感器；所述气体检测装置进一步包括：

分光部件，所述分光部件设置在所述怀特腔内，用于分出所述光源发出的射入所述怀特腔内的测量光的部分；

所述GFC轮上具有相互隔离的第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔，分别充入浓度超过50％的第一气体、第一气体和第二气体含量为零的零气、浓度超过50％的第二气体、第一气体和第二气体含量为零的零气；

滤光片组，所述滤光片组设置在所述GFC轮的临近所述光源的一侧的测量光路上，用于分别使进入所述第一空腔、第二空腔的测量光通过对应于第一气体的吸收光谱谱线的波长，及分别使进入所述第三空腔、第四空腔的测量光通过对应于第二气体的吸收光谱谱线的波长；

第二传感器，所述第二传感器用于将所述分光部件分出的光信号转换为电信号，并传送到分析单元。

根据上述的气体检测装置，优选地，所述分光部件是分光镜或设置在所述怀特腔的腔镜上的孔径小于光斑的小孔或光纤束或所述怀特腔的腔镜上的增透膜。

根据上述的气体检测装置，可选地，所述第一气体是一氧化碳，第二气体是二氧化碳。

根据上述的气体检测装置，可选地，所述第二传感器获得对应于第一气体、第二气体中高浓度的第二气体的信号。

根据上述的气体检测装置，可选地，进入所述第一空腔和第二空腔的测量光被滤光片滤掉对应于第二气体的吸收光谱谱线的波长，进入所述第三空腔和第四空腔的测量光被滤光片滤掉对应于第一气体的吸收光谱谱线的波长。

本发明还提供了一种检测精度高、运行成本低的气体检测方法。该发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种气体检测方法，所述气体检测方法包括以下步骤：

(A1)光源发出测量光，所述测量光包括对应于第一气体的吸收光谱谱线、第二气体的吸收光谱谱线的波长；

(A2)所述测量光穿过旋转的滤光片、GFC轮，分时间地使对应于第一气体的吸收光谱谱线的波长的测量光穿过GFC轮上的第一空腔内的浓度超过50％的第一气体、第二空腔内第一气体和第二气体含量为零的零气，对应于第二气体的吸收光谱谱线的波长的测量光穿过GFC轮上的第三空腔内的浓度超过50％的第二气体、第四空腔内第一气体和第二气体含量为零的零气；

穿过GFC轮的测量光分时间的进入怀特腔内，分别被所述怀特腔内待测气体中的第一气体和第二气体吸收；

(A3)所述怀特腔内的分光部件分出部分光，被第二传感器接收后传送到分析单元；另部分光在怀特腔内来回反射，被第一传感器接收后传送到所述分析单元；

(A4)分析单元利用吸收光谱技术处理第二传感器传送来的对应于第二气体的信号、第一传感器传送来的对应于第一气体的信号，从而获知待测气体中第一气体和第二气体的浓度。

根据上述的气体检测方法，优选地，所述分光部件是分光镜或设置在所述怀特腔的腔镜上的孔径小于光斑的小孔或光纤束或所述怀特腔的腔镜上的增透膜。

根据上述的气体检测方法，可选地，所述第一气体是一氧化碳，第二气体是二氧化碳。

根据上述的气体检测方法，可选地，所述第二传感器获得对应于第一气体、第二气体中高浓度的第二气体的信号。

根据上述的气体检测方法，可选地，进入所述第一空腔和第二空腔的测量光被滤光片滤掉对应于第二气体的吸收光谱谱线的波长，进入所述第三空腔和第四空腔的测量光被滤光片滤掉对应于第一气体的吸收光谱谱线的波长。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、避免采样窄带红外滤光片，成本低，测量精度高；

2、结构简单，可靠性高，可维护性好。