[实用新型]双腔甲烷气体浓度检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种甲烷气体浓度检测装置，具体涉及一种双腔甲烷气体浓度检测装置，属于气体浓度检测领域。

背景技术

气体浓度实时在线监测在工业生产、生物医药及环境监测领域都具有非常重要的意义。甲烷是天然气的主要化学组成物质，其体积浓度>4.9%时遇到明火或静电即可产生爆炸，因此在煤矿和家庭中对低浓度甲烷的灵敏检测对提高工作和生活的安全性至关重要。

可调谐二极管激光吸收光谱技术（Tunable diode laser absorption spectroscopy-TDLAS）具有高灵敏、高分辨、高速度、可实时在线监测的优点使其成为目前光学气体监测的主流方法。用TDLAS技术可以提高甲烷的探测灵敏度，在TDLAS的基础上增加光程可以进一步提高探测灵敏度，降低甲烷的探测限。多通池具有很强的延长光程的能力，也是目前最常用光程延长方法，但多通池对入射角有一定的要求才能实现较好的光路延长，而且入射角微小的变化都会导致很大的光程改变，所以稳定性及重复性较差，而其内部精密的光学器件又导致多通池具有较高的价格，进而提高整个探测装置的成本。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有的气体浓度测量装置稳定性及重复性较差，成本高的问题，进而提供一种双腔甲烷气体浓度检测装置。

本实用新型为了解决上述技术问题所采取的技术方案是：

实用新型所述双腔甲烷气体浓度检测装置包括高漫反射双腔、连接挡板、进气口、排气口、第一楔形石英镜片、第二楔形石英镜片、正弦波信号发生器、锯齿波信号发生器、耦合器、嵌入式微机系统、激光电流控制器、可调谐多模二极管激光器、探测器和数据采集卡；

所述高漫反射双腔的上方设置有进气口，高漫反射双腔的下方设置有排气口，所述连接挡板设置在高漫反射双腔内，并将高漫反射双腔分隔为入射腔和出射腔，连接挡板上开有双腔连通孔，所述入射腔上开有入射孔，出射腔上开有出射孔，第一楔形石英镜片安装在入射孔内，第二楔形石英镜片安装在出射孔内，可调谐多模二极管激光器与第一楔形石英镜片对应设置，探测器与第二楔形石英镜片对应设置，正弦波信号发生器和锯齿波信号发生器并列设置且分别与耦合器连接，耦合器与激光电流控制器连接，激光电流控制器与可调谐多模二极管激光器连接，正弦波信号发生器产生的正弦波和锯齿波信号发生器产生的扫描锯齿波通过耦合器耦合加载到激光电流控制器上，激光电流控制器用于控制可调谐多模二极管激光器的工作电流；

可调谐多模二极管激光器的调制输出光经过第一楔形石英镜片进入到高漫反射双腔中，调制输出光经过第二楔形石英镜片后由探测器接收，探测器、正弦波信号发生器和锯齿波信号发生器均与数据采集卡连接，数据采集卡与嵌入式微机系统连接，探测器将光信号转换成电信号后由数据采集卡采集，锯齿波信号发生器的触发信号，以及正弦波信号发生器的调制信号一起输入到数据采集卡中，数据采集卡将采集到的信号送入嵌入式微机系统进行分析处理。

优选的：所述探测器为光电探测器。

优选的：所述嵌入式微机系统由微型处理器和LED显示器连接组成。

优选的：所述可调谐多模二极管激光器为1.3μm可调谐二极管激光器。

优选的：所述连接挡板上的双腔连通孔占连接挡板面积的二十二分之一。

优选的：所述高漫反射双腔内壁上均匀涂有具有从可见到近红外波段的高反膜。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：本实用新型的双腔甲烷气体浓度检测装置是一种快速、灵敏的在线监测装置。在继承TDLAS技术高灵敏的优势基础上，利用高漫反射双腔结构增加光程，进一步提高探测灵敏度。同时，高漫反射双腔结构充分利用空间，便于仪器的小型化，实验结构表明，使用高漫反射双腔结构比同体积的立方体单腔结构在测量灵敏度上有大幅度的提高，而且本实用新型的双腔甲烷气体浓度检测装置稳定性及重复性好，成本低。

附图说明

图1是本实用新型所述双腔甲烷气体浓度检测装置的结构示意图。

图中：

1-高漫反射双腔、2-连接挡板、3-进气口、4-排气口、5-第一楔形石英镜片、6-第二楔形石英镜片、7-正弦波信号发生器、8-锯齿波信号发生器、9-耦合器、10-嵌入式微机系统、11-激光电流控制器、12-可调谐多模二极管激光器、13-探测器、14-数据采集卡。

具体实施方式

下面根据附图详细阐述本实用新型优选的实施方式。