[发明专利]一种基于雅满干涉仪的反刍动物甲烷排放检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于雅满干涉仪的反刍动物甲烷排放检测系统，其特征在于，该系统包括雅满干涉仪(1)、CMOS摄像头(2)、STM32F407ZG开发板(3)、气体通路以及计算机处理单元(4)；其中：所述雅满干涉仪(1)的输出端连至CMOS摄像头(2)，所述CMOS摄像头(2)安装于所述STM32F407ZG开发板(3)上，所述STM32F407ZG开发板(3)的输出端连接至计算机处理单元(4)，其中：

所述雅满干涉仪(1)，用于获取干涉条纹图；

所述CMOS摄像头(2)，用于将拍摄到的干涉条纹图传输到所述STM32F407ZG开发板(3)；

所述气体通路，用于所述系统中被测气体的输送；

所述计算机处理单元(4)，用于完成干涉条纹图像处理和甲烷浓度相关计算。

2.如权利要求1所述的一种基于雅满干涉仪的反刍动物甲烷排放检测系统，其特征在于，所述气体通路包括盘形管(31)、助收管(33)和吸收管(34)，盘形管(31)与第一气室G₂相连接，用来调节大气压力和防止气体扩散；橡皮堵头(32)，防止空气流出；大气中的混合气体在气球(35)作吸气动作时，先进入装有钠石灰的助收管(33)，气体中的二氧化碳被钠石灰所吸收，然后经过胶皮管(33)进入装有氯化钙的吸收管(34)中，水蒸气被氯化钙和棉花吸收，这时剩下的甲烷再经过细胶管从第一气室G₁的下端进入；排气时，甲烷气体从第一气室G₁的上端释放出来，经抽出嘴(36)，由橡皮球(35)排出，气球的两端设置有活塞座，里面有锥形橡皮活塞芯子，只可释出气体，不能吸入。

3.一种基于雅满干涉仪的反刍动物甲烷排放检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将反刍动物饲养在呼吸室内，每天选取四个时间段进行测量。

步骤2，在进行测量时，打开LED光源，鼓动气球做吸气动作，吸入呼吸室内的气体进入气室，并于物镜焦平面上形成干涉条纹图；

步骤3，用CMOS摄像头拍摄下干涉条纹图，并传至STM32F407ZG开发板；

步骤4，将开发板内的图片进行图像预处理，去掉噪声，提取条纹中心线；

步骤5，在正常室外，重复步骤2-步骤4，得出正常空气中干涉条纹中心线；

步骤6，将步骤4与步骤5获得的干涉条纹的中心线进行比较，得出条纹移动个数N；

步骤7，将条纹移动量转化为甲烷浓度，利用如下的计算公式：

其中，λ为光的波长；b为气室G1 G2的长度，n_g、n₀为甲烷、空气的折射率。