[发明专利]一种用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量系统及其方法

权利要求书

1.一种用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量系统，其特征在于，包括光路和气路；所述光路包括电源、激光光源、气体样品池、拉曼光谱分析仪、计算机，所述电源与激光光源电连接，所述激光光源通过激光光纤与气体样品池连接，所述气体样品池通过探测光纤与拉曼光谱分析仪连接，所述拉曼光谱分析仪与计算机连接；所述气路包括待测气体钢瓶、氮气钢瓶、真空泵、三个三通阀以及两个截止阀，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀依次通过导气管串联，所述待测气体钢瓶、氮气钢瓶的输出端分别通过进气管与第一三通阀连通；所述真空泵经第一截止阀与第二三通阀连通，构成支路Ⅰ；所述排气管经第二截止阀与第三三通阀连通，构成支路Ⅱ；所述第三三通阀通过导气管与气体样品池连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量系统，其特征在于，所述真空泵为旋片式真空泵，其抽气速率为4L/s，极限真空为0.06Pa，安装在支路Ⅰ上。

3.根据权利要求1所述的一种用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量系统，其特征在于，所述排空管用于排气，安装在支路Ⅱ上。

4.根据权利要求1所述的一种用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量系统，其特征在于，所述激光光源的输出光波长为532nm，功率输出稳定在0-500mW。

5.根据权利要求1所述的一种用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量系统，其特征在于，所述拉曼光谱分析仪为色散型拉曼光谱仪。

6.根据权利要求1所述的一种用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量系统，其特征在于，所述激发光纤和收集光纤用于连接分别位于室内和室外的光路和气路，其长度均为50m。

7.一种用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量方法，其特征在于，使用权利要求1-6中任一项所述用于拉曼散射光纤传感的气体浓度在线测量系统，该方法包括以下步骤：

Step1，配置多组由多种不同浓度气体组成的标准气体，并采用待测气体钢瓶进行封装；

Step2，检查光路和气路的气密性，打开第一截止阀，真空泵抽出装置气路内的空气，待测气体钢瓶接入气路，将待测气体钢瓶内的待测气体充入气体样品池，气体样品池的气压保持在1.1MPa；

Step3，启动光路，获取待测气体的拉曼光谱图；

Step4，关闭第一截止阀，打开第二截止阀，切换氮气钢瓶接入气路，利用氮气吹扫整个装置，将残留在气路内部的待测气体排出气路外部；

Step5，重复Step1至Step4，区别在于Step1中将未知气体采用待测气体钢瓶进行封装；

Step6，计算不同标准气体对应的拉曼散射峰面积并进行曲线拟合，得到标定方程；结合标定方程和未知气体的拉曼散射峰面积，获得未知气体中各成分的浓度。