[发明专利]一种基于TDLAS‑DAS的飞机气体灭火剂浓度测量系统

摘要

本发明公开了一种基于TDLAS‑DAS的飞机气体灭火剂浓度测量系统，可以对飞机防火系统使用的灭火剂三氟溴甲烷(Halon 1301)、五氟乙烷(HFC‑125)进行浓度测量。该系统包括QCL‑DFB激光器、准直器、温度控制器、信号发生器、电流驱动器、He‑Ne激光器、气体吸收池、MCT探测器、数据采集卡及数据采集处理系统。本发明利用一台激光器可以实现对三氟溴甲烷(Halon 1301)、五氟乙烷(HFC‑125)两种灭火剂的高精度、快速测量，具有很好的抗干扰性能，可以满足飞机灭火系统性能验证试验的测量需求。与现有技术相比，本发明可以实现更高精度的测量，且本发明的应用范围并不局限于这两种气体灭火剂，可以扩展到其他含C‑F键的气体。

主权项

一种基于TDLAS‑DAS的飞机气体灭火剂浓度测量系统，其特征在于，该系统包括：QCL‑DFB激光器、温度控制器、信号发生器、电流驱动器、准直器、合束器、He‑Ne激光器、气体吸收池、MCT探测器、数据采集卡及数据采集处理系统，温度控制器将QCL‑DFB激光器稳定在一个恒定工作温度；信号发生器与电流驱动器连接，将低频锯齿波扫描信号输入电流驱动器中；电流驱动器与QCL‑DFB激光器连接，向QCL‑DFB激光器输入工作电流；准直器与QCL‑DFB激光器的出光口连接；所述准直器的前方光路设有合束器，与准直器的出射光束成45°夹角；He‑Ne激光器的出射口朝向合束器，透过合束器后与反射的红外光实现合束；气体吸收池入光口朝向合束器，接收红外光与可见红光的合束光；MCT探测器接受吸收池的出射光并转化为电压信号，最后由数据采集卡采集并传输至计算机进行浓度反演计算，其中：所述QCL‑DFB激光器，用于提供可以覆盖三氟溴甲烷、五氟乙烷两种物质吸收峰的窄带激光；所述温度控制器，用于将激光器控制在恒定的工作温度；所述信号发生器，用于产生三角波或锯齿波信号；所述电流驱动器，用于调节激光器的工作电流，控制输出激光的波长，并提供过载保护；所述准直器，用于调整光路，将激光器出射的发散光转换为平行光束；所述的合束器，用于将可见红光与红外光束耦合；所述He‑Ne激光器，用于发出可见红光作为指示光束，经过合束器后与反射的红外光束耦合，方便光路的搭建与调整；所述气体吸收池，用于通入待测样气，激光光束通过吸收池，由于气体的吸收作用，光强出现衰减，现场实际测量中也可以采用开放光路；所述MCT探测器，用于测量吸收后的激光强度，并转化为电压信号前置放大后输出；所述数据采集卡及数据采集处理系统，用于探测器电压信号的采集、处理，反演计算得到待测气体浓度及变化曲线；温度控制器将激光器稳定在一个恒定工作温度，信号发生器产生的低频锯齿波扫描信号输入电流驱动器中对激光器的工作电流进行调制，输出激光的波长在吸收线附近周期性扫描；激光器出射光经准直器后成为平行光束，由于红外光不可见，本系统利用合束器将633nm的He‑Ne激光器发出的红色可见光与QCL‑DFB激光器发出的光进行光束耦合，方便调节光路且可以进行直观观察；入射光束经过气体吸收池被吸收后，出射光由MCT探测器接受并转化为电压信号，最后由数据采集卡采集并传输至计算机进行浓度反演计算。