[实用新型]一种基于TDLAS的水中溶存CO2便携式探测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于TDLAS的水中溶存CO₂便携式探测装置，属于激光光谱技术领域。该装置包括激光控制器、可调谐半导体激光器、信号发生器、激光准直器、反射镜、光纤、样品腔、温度传感器、压强传感器、光电探测器、采集卡、PC104、真空抽气泵、潜水泵、脱气管，便携式手提箱等。操作简单，通过软件控制激光器出光，从脱气装置脱出的气体汇入样品腔，获取样品温度，压强以及光谱信息，经过配套的软件自动计算存储水中溶存CO₂浓度。结构合理，集成化程度高，方便携带，尤其的：既可以探测气体CO₂浓度信息又可以探测水中溶存CO₂浓度。

技术领域

本实用新型属于激光光谱技术领域，涉及一种水中溶存CO₂浓度便携式探测装置。

背景技术

可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy，简称 TDLAS)，是利用可调谐半导体激光器波长可调谐的特性,通过波长扫描获得激光经过样品腔多次反射后的特征吸收光谱，再对气体的吸收线型进行拟合来反演待测气体的浓度从而对样品进行定性和定量分析的一种光谱技术。结合水气分离装置后，可有效实现对水中溶存CO₂浓度的实时探测，尤其是表层海水，在海洋碳循环，大气探测等方面将有着很大的应用前景。

发明内容

本实用新型在原有TDLAS气体探测装置的基础上，有机结合了水气分离装置，提出了一种可以实现对大气或水中溶存CO₂浓度的直接探测，通过配套软件实时计算获取最终浓度信息的水中溶存CO₂便携式探测装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于TDLAS的水中溶存CO₂便携式探测装置，本装置分为气体探测部分和水气分离部分，信号发生器1，激光控制器2，激光器3，激光准直器4，反射镜5，样品腔6，入射端平凹镜7，出射端平凹镜8，光电探测器9，数据采集卡10，PC104 11，温度传感器12，压强传感器13，真空抽气泵14，便携式手提箱19组成本装置的气体探测部分；水池15，潜水泵16，脱气管17，废水池18组成本装置的水气分离部分。

所述信号发生器1输出低频锯齿波信号，通过激光控制器2对激光器3的输出波长进行调谐，使波长调谐范围覆盖待测气体的吸收峰。激光器3固定在激光控制器2上，激光经过激光准直器4准直和反射镜5反射后，从多次反射腔的入光孔进入样品室6。样品室6的上方依次是出气孔、出气孔阀门、温度传感器12、压强传感器13、进气孔和进气孔阀门。所述多次反射腔是由入射端平凹镜7和出射端平凹镜8同轴放置，凹面相对组成稳定谐振腔。两面平凹镜直径为25.4mm，厚度5mm，曲率半径为10cm，所述稳定谐振腔长为4cm。从反射镜5反射后进入样品室6的激光经过多次反射腔的多次反射，对样品室6内的气体进行多次吸收后，经出射端平凹镜8的出光孔照射到光电探测器9上，进而由光电探测器9将携带有吸收信息的激光信号变成电信号，激光在样品腔6内经过多次反射后的光程可达10m左右。由光电探测器9获得的光谱信号、温度传感器12获得的温度信号以及压强传感器13获得的压强信号都通过数据采集卡10进行数据采集，模数转换。数据采集卡10采集的信号通过USB 传输到PC104 11进行计算处理。

所述真空抽气泵14与样品腔6的出气孔相连，可以及时将废气抽出，并使样品腔6内保持一定的气压，且真空抽气泵14的转速可调，进而控制样品腔6中的压强。

水气分离部分的工作原理是：所述潜水泵16将水池15中的水抽出后，水进入到脱气管17的入水孔后经过脱气，所脱出的气体由脱气管17的出气孔，再经手提箱的进气孔上的气密接头和样品腔6的进气孔进入样品腔6内以供气体探测部分进行气体探测，潜水泵使用 220V交流供电，扬程为10米，所述经过水气分离装置脱气后的水流入废水池18中。