[发明专利]一种检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法及系统

权利要求书

1.一种检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法，其特征是：包括以下步骤：

利用配气系统以六氟化硫气体为背景气体制备不同浓度的二氧化硫气体；

设置锁相放大器的积分时间，将斩波器的频率调制至预设频率；

通过真空泵将光声池抽成真空，并循环多次，清洗所述光声池；

向清洗后的光声池中充入不同浓度的二氧化硫气体，并用红外光照射所述光声池；

通过所述锁相放大器测量所述光声池中不同浓度的二氧化硫气体在红外光照射下的光声信号值，并根据所述光声信号值确定所述二氧化硫气体浓度与光声信号的关系。

2.根据权利要求1所述的检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法，其特征是：所述斩波器的预设频率与所述光声池的谐振频率相同；其中，所述光声池的谐振频率f₀计算如下：

对谐振腔长度L_eff进行修正，有：

式中，L_c为光声池长度；v为光声池内气体声速。

3.根据权利要求1所述的检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法，其特征是：还包括根据所述光声池的品质因数Q确定所述光声池中的能量；其中，所述品质因数Q的计算方式如下：

式中，f₁为谐振峰对应的频率；Δf为光声池的实际谐振频率偏差值。

4.根据权利要求1所述的检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法，其特征是：还包括检查所述光声池的气密性；有：

向所述光声池内通入0.2MPa的纯氮气，并放置20分钟；若与所述光声池连接的压力传感器的数值保持稳定，则确定所述光声池的气密性良好。

5.根据权利要求1所述的检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法，其特征是：还包括在轴向上对所述光声池进行光路调节，包括粗调阶段和细调阶段；其中，

所述粗调阶段通过肉眼直接观察，将所述光声池固定在专用实验桌上；

所述细调阶段通过安装在所述光声池下方的光学支架对所述光声池在上下方向、左右方向、前后方向进行细调；且在所述细调阶段，向光声池中充入浓度为990μL/L的以六氟化硫气体为背景气体的二氧化硫气体；

当光声信号达到最大值时，完成对所述光声池在轴向上进行的光路调节。

6.根据权利要求1或5所述的检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法，其特征是：还包括在径向上对所述光声池进行光路调节；有：

在所述光声池的入射端采用硒化锌平凸透镜，对入射光束进行聚焦，减小光束半径增加入射光强度；或，

对所述光声池的内壁进行抛光或改变所述光声池内壁的反射率材料，减小池壁吸收；或，

在所述光声池的末端设置反光镜，增大所述光声池内气体对入射光的吸收。

7.根据权利要求1所述的检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法，其特征是：还包括应用最小二乘回归方法进行线性拟合获取二氧化硫气体浓度的光声检测关系式，有：

式中，Y_PAS表示光声信号强度，单位为μV；表示二氧化硫气体浓度，单位为μL/L。

8.根据权利要求1或7所述的检测二氧化硫组分红外光声光谱的方法，其特征是：还包括根据已知的二氧化硫气体浓度及光声信号的信噪比计算检测灵敏度；

式中，c_min表示检测灵敏度，c为已知的二氧化硫气体浓度，SNR为光声信号的信噪比。

9.一种检测二氧化硫组分红外光声光谱的系统，其特征是：包括有：

气体制备模块，用于利用配气系统以六氟化硫气体为背景气体制备不同浓度的二氧化硫气体；

频率模块，用于设置锁相放大器的积分时间，将斩波器的频率调制至预设频率；

光声池清洗模块，用于通过真空泵将光声池抽成真空，并循环多次，清洗所述光声池；

光声信号模块，用于向清洗后的光声池中充入不同浓度的二氧化硫气体，并用红外光照射所述光声池；

检测模块，用于通过所述锁相放大器测量所述光声池中不同浓度的二氧化硫气体在红外光照射下的光声信号值，并根据所述光声信号值确定所述二氧化硫气体浓度与光声信号的关系。