【技术实现步骤摘要】
一种近红外光谱多组分气体在线检测系统及方法
本专利技术属于气体检测领域,具体涉及一种近红外光谱多组分气体在线检测系统及方法。
技术介绍
石化工业过程不可避免的存在各种易燃、易爆气体成分,这些气体一旦泄漏并积聚在周围环境中,将成为燃烧、爆炸等恶性事故的隐患,为了防患于未然,需要采用性能可靠的气体检测报警监控装置对工艺装置或储运设施环境中的气体浓度进行严密监测,以确保安全生产。传统电化学和催化燃烧型点式传感器存在易中毒、寿命短、监测范围小,以及非故障自趋安全等不足,难以满足石化行业区域爆炸性气体长期、可靠监测与预警的需求。另外,点式仪器无法及时提供区域性完全覆盖的安全监测与事故预警。光学检测方法具有非接触测量,灵敏度高,寿命长等突出优点,通过与长光程技术相结合,可以实现区域安全监测的完全覆盖,是目前工业安全监测技术发展的一个重要方向。近些年来,随着红外和激光技术的快速发展,基于气体红外吸收的光谱检测技术已经成为环境及工业过程气体一种有效检测手段,特别是使用光通讯半导体激光器作为光源的红外半导体激光光谱检测技术,其具有的高灵敏、高分辨和长光程检测特点,使其在工业过程气体在线检测领域具有极大的吸引力。使用宽带光源的红外光谱技术可以实现多组分气体在线检测,特别是基于目标气体分子基频吸收的中红外光谱技术,具有较高的检测灵敏度高的优点。但由于气体分子基频吸收带谱线密集,不同分子的吸收带交叠,难以完全消除组分间的交叉干扰,并且由于具有较强吸收线强,有效检测光程短,难以满足高浓度环境下爆炸限检测应用需要。
技术实现思路
本专利技术提出一种针对危化区域多组分可燃气体泄漏爆炸安全监 ...
【技术保护点】
1.一种近红外光谱多组分气体在线检测系统,其特征在于:包括有主机和外部检测光路系统,外部检测光路系统包括收发光学探头、角反射器;所述收发光学探头包括脉冲氙灯、电缆接口一,脉冲氙灯的前方光路上依次设置有准直镜头、光学滤波盘、分束镜一,分束镜一的透射光路上设有分束镜二,分束镜二的透射光路上依次设有菲涅尔透镜、石英窗片、角反射器,分束镜一的反射光路上依次设有校准吸收池、红外光电探测器二,分束镜二的反射光路上设有红外光电探测器一;所述分束镜一、分束镜二、菲涅尔透镜、石英窗片、角反射器、红外光电探测器一构成检测光路;所述分束镜一、校准吸收池、红外光电探测器二构成校准光路,校准吸收池中充有包含已知浓度n种系统检测气体一个大气压的标准气体;所述电缆接口一与脉冲氙灯、光学滤波盘的驱动机构、红外光电探测器一、红外光电探测器二连接;所述主机包括主机箱,主机箱壁上设有电缆接口二、交流电源插座,主机箱中设有分别与电缆接口二连接的光源脉冲电源、光学滤波盘控制电源、低通滤波放大电路一、低通滤波放大电路二,低通滤波放大电路一、低通滤波放大电路二的信号输出端与信号采集和处理模块连接,信号采集与处理模块的信号输出端与光 ...
【技术特征摘要】
1.一种近红外光谱多组分气体在线检测系统,其特征在于:包括有主机和外部检测光路系统,外部检测光路系统包括收发光学探头、角反射器;所述收发光学探头包括脉冲氙灯、电缆接口一,脉冲氙灯的前方光路上依次设置有准直镜头、光学滤波盘、分束镜一,分束镜一的透射光路上设有分束镜二,分束镜二的透射光路上依次设有菲涅尔透镜、石英窗片、角反射器,分束镜一的反射光路上依次设有校准吸收池、红外光电探测器二,分束镜二的反射光路上设有红外光电探测器一;所述分束镜一、分束镜二、菲涅尔透镜、石英窗片、角反射器、红外光电探测器一构成检测光路;所述分束镜一、校准吸收池、红外光电探测器二构成校准光路,校准吸收池中充有包含已知浓度n种系统检测气体一个大气压的标准气体;所述电缆接口一与脉冲氙灯、光学滤波盘的驱动机构、红外光电探测器一、红外光电探测器二连接;所述主机包括主机箱,主机箱壁上设有电缆接口二、交流电源插座,主机箱中设有分别与电缆接口二连接的光源脉冲电源、光学滤波盘控制电源、低通滤波放大电路一、低通滤波放大电路二,低通滤波放大电路一、低通滤波放大电路二的信号输出端与信号采集和处理模块连接,信号采集与处理模块的信号输出端与光源脉冲电源、光学滤波盘控制电源、液晶显示屏连接,交流电源插座上连接直流稳压电源,直流稳压电源为主机箱中的其余各模块供电;所述电缆接口一、二通过多芯电缆连接,红外光电探测器一、二测得的检测信号、参考信号分别接入低通滤波放大电路一、二。2.根据权利要求1所述的一种近红外光谱多组分气体在线检测系统,其特征在于:所述光学滤波盘边缘均匀开有2×n个通光孔,通光孔上安装有针对不同通光波长的滤光片,针对第i种检测气体,对应一个检测波长滤光片和一个参考波长滤光片,检测波长滤光片通光波长对应第i种检测气体的吸收波段,参考波长滤光片通光波长对应没有第i种检测气体和干扰气体吸收的波段。3.根据权利要求1所述的一种近红外光谱多组分气体在线检测系统,其特征在于:所述光学滤波盘边缘设有定位标志,用于光学调制盘转动位置检测。4.一种近红外光谱多组分气体在线检测方法,其特征在于:针对系统检测的n种气体,任意第i种气体浓度检测的数据处理方法如下:(1)启动检测系统,光学调制盘每转动一周,同时得到一个周期的检测信号和...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈东,贾兆丽,房鹏飞,张玉钧,
申请(专利权)人:合肥工业大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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