[发明专利]一种非分散红外多组分氟利昂气体检测系统

说明书

本发明一种非分散红外多组氟利昂气体检测系统，包括光源、直通式气室、光电转换装置、信号处理与分析模块及上位机，其中，该检测系统还包括位于所述直通式气室与光电转换装置之间的非成像聚光光锥；所述信号处理与分析模块，根据k时刻的测量值与k‑1时刻的预测值的差计算k时刻的预测值。本发明将长时间得到的浓度值，通过阿伦方差的方法估计测量精度，随积分时间的增大，检测精度可达0.01ppm。

技术领域

本发明涉及一种非分散红外多组氟利昂气体检测系统，属于气体分析检测技术领域。

背景技术

红外气体检测技术是以朗伯比尔定律为理论基础，对气体浓度进行定量检测的。常见的红外气体检测技术有很多种，例如非分散红外技术、傅里叶红外技术、可调谐激光等。其中非分散红外技术以其成本低、体积小、稳定性好等优点，在各行各业得到了广泛的应用。但是这种技术也存在很多的缺点，例如：容易受到其他气体交叉干扰、测量精度不高、受温度、湿度影响较大等。

目前，采用非分散红外技术对某一种气体进行检测，已经成为较为普遍的现象。市场上也存在很多类似的产品。但是，市场上存在的非分散红外氟利昂气体检测系统只能对某一种氟利昂气体进行检测，无法同时对多种氟利昂气体进行检测，并且检测过程中容易受到其他氟利昂气体的干扰。

当下，使用较多的氟利昂气体的红外吸收波长集中在8-10um左右，不同种氟利昂气体在8-10um红外波长范围内，存在吸收波长的重叠。那么会存在一个问题，即采用非分散红外检测原理对某种氟利昂气体进行检测的系统，会受到其他某种或某多种氟利昂气体的干扰。例如：某款采用红外原理的氟利昂检测系统，对氟利昂气体A进行检测，氟利昂气体A的红外吸收波长范围为9.0um-9.3um，氟利昂气体B的红外吸收波长范围为8.9um-9.1um，那么氟利昂气体A与B存在红外吸收波长的重叠，如果检测过程中存在B气体，那么会对该检测系统对A气体的检测造成干扰与影响。即无法对氟利昂气体A与B进行辨别，更无法同时对氟利昂气体A与B进行检测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种非分散红外多组氟利昂气体检测系统，该系统对测量过程中气体浓度变化进行数学建模，采用卡尔曼滤波的方法，提高了系统测量的稳定性与重复性。

实现本发明的技术方案如下：

一种非分散红外多组氟利昂气体检测系统，包括光源、直通式气室、光电转换装置、信号处理与分析模块及上位机，其中，该检测系统还包括位于所述直通式气室与光电转换装置之间的非成像聚光光锥；

所述信号处理与分析模块，根据k时刻的测量值与k-1时刻的预测值的差计算k时刻的预测值，如式(14)所示

其中，表示k-1时刻的预测值，x(k)表示k时刻的测量值，ε表示设定的测量误差，A表示系统状态矩阵，表示状态误差。

进一步地，本发明所述非成像聚光光锥的长度为19mm。

进一步地，本发明所述ε采用该测量系统对标准气体多次测量得到。

附图说明

图1为多组分氟利昂气体红外检测系统结构示意图。

图2为非成像聚光光锥仿真效果图。

图3为多组分氟利昂气体红外检测系统结构连结图，其中包括电路板、光源、探测器、上位机等组成部分。

图4为整个系统工作流程。

图5为阿伦方差计算结果。

图6为算法执行流程图。

图7为卡尔曼滤波前后对比图。

图8为电路部分原理图设计。

具体实施方式