[发明专利]海水中溶解气体激光光谱在线检测装置

说明书

本发明公开了一种海水中溶解气体激光光谱在线检测装置。它包括海水溶解气体析出部件和与其连接的激光光谱检测部件；其中，海水溶解气体析出部件用于在测线上连续不断地分离出探测原位处海水中的样品气，激光光谱检测部件由连接的样品光谱组件和样品探测组件组成，其中的作为样品光谱组件的光谱分析室用于获取样品气的光谱和室内激光的光程，样品探测组件用于根据测量得到的样品气的吸收信号强度，计算出样品气中CH₄、CO₂、H₂S的浓度。它同时具有响应速度快、精确度高，结构简单的特点，可极易于广泛地商业化应用于对海洋天然气水合物进行连续的在线走航勘探。

技术领域

本发明涉及一种激光光谱在线检测装置，尤其是一种海水中溶解气体激光光谱在线检测装置。

背景技术

天然气水合物是一种潜在的清洁能源，主要是甲烷等轻烃类气体和水分子在低温高压条件下形成的笼状水合物，海洋中的天然气水合物约占水合物资源的90％。近期，人们为了探测海洋中的天然气水合物，作了一些有益的尝试和努力，如中国发明专利申请CN102288719 A于2011年12月21日公布的一种海水中甲烷浓度原位探测系统。该原位探测系统由海水过滤器、减压阀、流量调节阀、气液分离装置、自动进样六通阀、气态烃检测装置、模数转换器、样品水采集器和化学吸附设备，通过管路连接并组装于外接有废水舱的耐压舱中组成。探测时，测线上的原位海水经海水过滤器和减压阀后，再经流量调节阀进入气液分离装置，得到脱气后的样品水和分离出来的气体样品气；脱气后的样品水通过样品水采集器实现采集，多余的样品水排入废水舱，分离出来的气体样品气通过自动进样六通阀采样后进入气态烃检测装置，多余的样品气经化学吸附设备吸附，气态烃检测装置中的气敏元件与气体样品中的敏感气体发生还原氧化反应，产生的电信号经相应的色谱软件采集卡采集后，由模数转换器将其转换为数字电信号，并送入光端机，经光缆传输至船上的PC机，进行数据的实时显示和存储。这种基于色谱技术的原位探测系统虽可用于对海水中的甲烷浓度进行原位探测，却也存在着不足之处，首先，系统的响应时间较慢，导致测得的数据相对于原位点滞后，致使测量偏差较大；其次，系统过于庞杂，尤为气态烃检测装置，不仅造价高，也使检测的效率难以提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种响应速度快、精确度高，结构简单的海水中溶解气体激光光谱在线检测装置。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，海水中溶解气体激光光谱在线检测装置包括海水溶解气体析出部件，特别是：

所述在线检测装置还含有与海水溶解气体析出部件连接的激光光谱检测部件；

所述海水溶解气体析出部件由串联连通的过滤网、减压阀、流量阀、气液分离器、除湿器、进气比例阀、光谱分析室、出气比例阀、排湿管、气泵、单向阀、废水仓、增压泵和废水口，以及气液分离出水口经水泵与废水仓连通组成；

所述激光光谱检测部件由连接的样品光谱组件和样品探测组件组成，其中，

样品光谱组件为光谱分析室，其输入端与光纤分束器的输出端连接、输出端与第一光电探测器连接，用于获取样品气的光谱和室内激光的光程，

样品探测组件为锯齿波发生器和正弦波发生器的输出端经加法器、激光控制器、激光器、光纤和光纤分束器与光谱分析室的光学输入端连接，位于光谱分析室光学输出端处的第一光电探测器经锁相放大器与数据处理器电连接，其中的锁相放大器的另一输入端经倍频器与正弦波发生器的另一输出端电连接，用于根据测量得到的样品气的吸收信号强度，由公式

P_2f＝k₁·S_dcα₀·2_C、

P_sin＝k₂·s_dc，