[发明专利]一种氧化亚氮监测装置及其监测方法

权利要求书

1.一种氧化亚氮监测装置，其特征在于：包括红外光源、第一光学腔、窄带滤光片、第一红外热电检测器、第一气体扩散孔、第二光学腔、第二红外热电检测器、第二气体扩散孔；所述红外光源位于第一光学腔、第二光学腔的一端，并为第一光学腔和第二光学腔提供光源；所述第一光学腔上有第一气体扩散孔；所述第二光学腔上有第二气体扩散孔；所述第一光学腔、第二光学腔的另一端和窄带滤光片连接；所述窄带滤光片分别和第一红外热电检测器、第二红外热电检测器连接；第一红外热电检测器输出第一检测信号、第一参考信号和第一温度信号，第一检测信号经过第一放大器适当放大后通过第一A/D转换器进行转换，第一参考信号和第一温度信号第二放大器适当放大后直接进行第一A/D转换器进行转换，第一参考信号和第一温度信号经过第一A/D转换器进行转换后的数字信号由微控制器处理后送到LCD显示，第二红外热电检测器输出第二检测信号、第二参考信号和第二温度信号，第二检测信号经过第三放大器适当放大后通过第二A/D转换器进行转换，第二参考信号和第二温度信号第四放大器适当放大后直接进行第二A/D转换器进行转换，第二参考信号和第二温度信号经过第二A/D转换器进行转换后的数字信号由微控制器处理后送到LCD显示；所述第一温度信号和第二温度信号分别用于对检测到的第一检测信号和第二检测信号进行补偿；

所述第一气体扩散孔和第二气体扩散孔的开孔方向相反，氧化亚氮通过第一气体扩散孔、第二气体扩散孔分别进入第一光学腔、第二光学腔，由于气体扩散具有方向性，距离泄露源或者气体产生源远或者气体扩散孔与扩散方向相反的光学腔体内的气体浓度变化较慢，根据两个腔体采集的浓度变化得到气体扩散方向，两个腔体同时测量也能够获得更准确的浓度信息；所述窄带滤光片为第一光学腔和第二光学腔共用的，对于多种混合气体,为了分析特定组分,在光学腔后安装一个适合分离气体吸收波长的窄带滤光片,使传感器的信号变化只反映被测气体氧化亚氮浓度变化；因为氧化亚氮的浓度不同，吸收的辐射能不同，剩下的辐射能使得红外热电检测器里的温度升高不同，所以 就使得红外热电检测器中的动片薄膜两边所受的压力不同，从而产生一个电容检测器的电信号，间接测量出氧化亚氮的浓度。

2.根据权利要求1所述的一种氧化亚氮监测装置，其特征在于：所述第一光学腔和第二光学腔在未开设气体扩散孔的一面呈镜像对称结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种氧化亚氮监测装置，其特征在于：所述第一光学腔和第二光学腔为长方体结构或者圆柱体结构。

4.根据权利要求1所述的一种氧化亚氮监测装置，其特征在于：所述红外光源为点光源，红外光源外设置光分束器，所述光分束器可将红外光源产生的光线分离成两束相同的光线。

5.一种氧化亚氮监测方法，采用如权利要求1-4中任一项的氧化亚氮监测装置，包括如下步骤：

步骤一、氧化亚氮气体分别进入传感器中的第一光学腔、第二光学腔，氧化亚氮气体分子和红外光源中的特定波长的红外光发生了吸收作用；

步骤二、未被吸收的特定波长的红外光通过窄带滤光片进入红外热电检测器中；

步骤三、由于红外热电检测器接收的信号变化反映被测气体氧化亚氮浓度变化；氧化亚氮浓度的计算公式如下：

其中C₁为第一光学腔中氧化亚氮的浓度，C₂为第二光学腔中氧化亚氮的浓度，U₁为第一红外热电检测器经过电路处理后的有用信号值，U₂为第二红外热电检测器经过电路处理后的有用信号值，Ref₁为第一红外热电检测器经过处理后的参考信号值，Ref₂为第二红外热电检测器经过处理后的参考信号值，Ty为氧化亚氮浓度在0～5000ppm时的值，取a＝0.000192，取b＝1.000；

步骤四、根据步骤三中的氧化亚氮浓度的计算公式分别计算出的两个腔体的浓度变化曲线，分析两个所述浓度变化曲线的变化趋势以及传感器安装方式即可得到气体扩散方向，最后取氧化亚氮浓度