一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，该系统包括：气体处理模块，对待测气体进行实时提取和处理，获得气体样本；红外光谱仪，输入端与气体抽取模块的输出端连接，对气体样本进行探测处理，获得气体光谱模型；气体存储模块，用于存储已知气体的红外光谱信息，并作为光谱数据库；气体判定模块，第一输入端与红外光谱仪的输出端连接，第二输入端与气体存储模块的输出端连接，将气体光谱模型与气体存储模块中的光谱数据库进行实时的光谱反演算法处理，判定出气体样本的判定结果。此发明专利技术解决了对气体检测的准确性和安全差的问题，通过在线实时监测，无需标定校准，操作简便，有效提高了检测效率。

A gas detection system based on Michelson infrared spectroscopy

【技术实现步骤摘要】
一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统
本专利技术涉及气体探测
，具体涉及一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统。
技术介绍
随着检测技术的发展，社会对气体检测的要求也不断提高。其中，对气体检测的应用领域尤为广泛，石油领域、矿工领域、生物医疗领域、生物化学制药领域、地铁安防领域等等。石油化工领域中，石化园区在各个环节都大量存在各类易燃、易爆、有毒气体和液体，一旦发生泄漏，事故后果危险性大，为园区带来了巨大的安全隐患。矿工领域中煤矿灾害类型也较多且复杂。煤炭瓦斯是在煤炭采掘过程中从煤层、岩层、采空区中放出和生产过程中的多种可燃、可爆气体的总称。矿井瓦斯气体的来源主要有在煤层与周围岩涌入到矿井的气体、矿井生产过程中生产的气体。矿井瓦斯气体不仅对煤矿安全生产造成威胁，也给我们的生产生活环境带来了破坏，在一定程度上制约了煤矿安全生产技术的进步与发展。地铁安防领域中，地铁具有客流量大、人口密集、空间局限、设备设施复杂等特性，如若发生事故或意外，大量的人员伤亡以及经济方面的损失就会不可避免。对于惨剧的发生，地铁安检措施的缺失对此具有不可推卸的责任。然而，目前地铁安检设备多是X光安检仪、安检门、手握式金属检测仪等设备，极少配备针对有毒气体的检测仪，更少能对整个地铁站多区域空间的危险气体探测系统。生物医疗领域中，由于不良生活方式、电离辐射、遗传、人口老龄化程度加剧、肺部和肝部慢性感染性疾病增多的因素，肺癌、肝癌的发病率越来越高，是全球范围内癌症死亡的首位原因。然而，对肺癌、肝癌的早期探测存在困难。生物化学制药领域中，生物和化学制药行业挥发性有机物与恶臭气体涉及有组织和无组织排放。在不同的应用领域中，对气体检测的需求越来越强。麦克尔逊型红外光谱分析技术作为定性定量分析气体的一种有效手段，越来越受到研究人员的关注，目前在食品、医药、材料等领域已经得到较为广泛的应用。红外光谱主要是研究分子中以化学键连接的原子之间的振动光谱和分子的转动光谱，对有机和无机化合物的定性分析具有显著的特性，常用于鉴别分析化学成分。麦克尔逊型红外光谱是属于红外光谱分析中重要的一个分支，具有高光谱分辨率、多通道、高光通量、光谱宽范围及扫描速率快等优点。作为高精密光谱仪器分析，越来越多地被应用于生产生活中的在线实时检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统。此系统旨在解决气体检测准确性和安全差的问题，通过在线实时监测，无需标定校准，操作简便，有效提高检测效率。为达到上述目的，本专利技术提供了一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，该系统包括：气体处理模块，用于对待测气体进行实时提取和处理，获得气体样本；红外光谱仪，输入端与气体抽取模块的输出端连接，对气体样本进行探测处理，获得气体光谱模型；气体存储模块，用于存储已知气体的红外光谱信息，并作为光谱数据库；气体判定模块，第一输入端与红外光谱仪的输出端连接，第二输入端与气体存储模块的输出端连接，将气体光谱模型与气体存储模块中的光谱数据库进行实时的光谱反演算法处理，判定出气体样本的判定结果。最优选的，该系统还包括显示模块；显示模块与气体判定模块的输出端连接，用于将判定结果显示出来。最优选的，该系统还包括预警模块；预警模块与显示模块连接，用于根据判定结果做出预警报告。最优选的，气体处理模块还包括：抽取模块，用于从待测气体中随机抽取部分气体；预处理模块，输入端与抽取模块的输出端连接，用于对随机抽取的部分气体进行预处理，获得预处理后的气体；吹扫模块，用于通过吹扫模块中存储的惰性气体对预处理后的气体进行吹扫，防止残留杂质气体，获得气体样本；气体样本池，第一输入端与预处理模块的输出端连接，第二输入端与吹扫模块的输出端连接，输出端与红外光谱仪的输入端连接，用于存储气体样本，用于红外光谱仪的探测。最优选的，气体处理模块中还包括：第一气体阀，设置在抽取模块与预处理模块之间，用于控制抽取模块中随机抽取的部分气体进入预处理模块的速率；第二气体阀，设置在预处理模块与气体样本池之间，用于控制预处理模块中的预处理后的气体进入气体样本池的速率；第三气体阀，设置在吹扫模块与气体样本池之间，用于控制吹扫模块中存储的惰性气体对预处理后的气体进行吹扫的速率。最优选的，吹扫模块中存储的惰性气体为氮气。最优选的，气体判定模块还包括：比对模块，第一输入端与红外光谱仪的输出端连接，第二输入端与气体存储模块的输出端连接，将气体光谱模型与光谱数据库进行实时的光谱反演算法处理，获得比对信息；种类判定模块，输入端与比对模块的输出端连接，根据比对信息对气体样本的组分种类进行判定；定量判定模块，输入端与种类判定模块的输出端连接，对组分种类判定后的气体样本进行组分定量的判定，获得气体样本的判定结果。最优选的，判定结果包括气体样本的组分种类以及组分定量。最优选的，待测气体可以为对人体存在危害的外界有害气体；待测气体可以为人体呼出的气体。最优选的，光谱数据库包括不同的领域中的各种已知气体的红外光谱信息、已知气体组分的红外光谱信息以及已知气体定量的红外光谱信息。运用此专利技术，解决了对气体检测的准确性和安全差的问题，通过在线实时监测，无需标定校准，操作简便，有效提高了检测效率。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用该气体探测系统实现了实时在线监测，减小了环境因素的影响，保证检测的准确性和维护的安全性。2、本专利技术提供的该气体探测系统操作简便，无需标定校准，提高了检测效率。附图说明图1为本专利技术提供的该气体探测系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的气体处理模块的结构示意图；图3为常用的迈克尔逊型红外光谱仪的光路结构示意图；图4为本专利技术提供的气体判定模块的结构示意图。具体实施方式以下结合附图通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本专利技术，并不是对本专利技术保护范围的限制。本专利技术是一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，如图1所示，该系统包括气体处理模块1、红外光谱仪2、气体存储模块3、气体判定模块4、显示模块5和预警模块6。气体处理模块1用于对待测气体进行实时提取和处理，获得气体样本；红外光谱仪2的输入端与气体抽取模块1的输出端连接，对气体样本进行探测处理，获得气体光谱模型；气体存储模块3用于存储已知气体的红外光谱信息，并作为光谱数据库；气体判定模块4的第一输入端与红外光谱仪2的输出端连接，第二输入端与气体存储模块3的输出端连接，将气体光谱模型与气体存储模块3中的光谱数据库进行实时的光谱反演算法处理，判定出气体样本的判定结果。显示模块5与气体判定模块4的输出端连接，用于将判定结果显示出来；预警模块6与显示模块5连接，用于根据判定结果做出预警报告。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，其特征在于，该系统包括：/n气体处理模块，用于对待测气体进行实时提取和处理，获得气体样本；/n红外光谱仪，输入端与所述气体抽取模块的输出端连接，对所述气体样本进行探测处理，获得气体光谱模型；/n气体存储模块，用于存储已知气体的红外光谱信息，并作为光谱数据库；/n气体判定模块，第一输入端与所述红外光谱仪的输出端连接，第二输入端与所述气体存储模块的输出端连接，将所述气体光谱模型与所述气体存储模块中的所述光谱数据库进行实时的光谱反演算法处理，判定出所述气体样本的判定结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，其特征在于，该系统包括：
气体处理模块，用于对待测气体进行实时提取和处理，获得气体样本；
红外光谱仪，输入端与所述气体抽取模块的输出端连接，对所述气体样本进行探测处理，获得气体光谱模型；
气体存储模块，用于存储已知气体的红外光谱信息，并作为光谱数据库；
气体判定模块，第一输入端与所述红外光谱仪的输出端连接，第二输入端与所述气体存储模块的输出端连接，将所述气体光谱模型与所述气体存储模块中的所述光谱数据库进行实时的光谱反演算法处理，判定出所述气体样本的判定结果。


2.如权利要求1所述的基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，其特征在于，该系统还包括显示模块；所述显示模块与所述气体判定模块的输出端连接，用于将所述判定结果显示出来。


3.如权利要求1所述的基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，其特征在于，该系统还包括预警模块；所述预警模块与所述显示模块连接，用于根据所述判定结果做出预警报告。


4.如权利要求1所述的基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，其特征在于，所述气体处理模块还包括：
抽取模块，用于从待测气体中随机抽取部分气体；
预处理模块，输入端与所述抽取模块的输出端连接，用于对随机抽取的部分气体进行预处理，获得预处理后的气体；
吹扫模块，用于通过所述吹扫模块中存储的惰性气体对处理后的气体进行吹扫，防止残留杂质气体，获得气体样本；
气体样本池，第一输入端与所述预处理模块的输出端连接，第二输入端与所述吹扫模块的输出端连接，输出端与所述红外光谱仪的输入端连接，用于存储气体样本，用于所述红外光谱仪的探测。


5.如权利要求4所述的基于迈克尔逊型红外光谱技术的气体探测系统，其特征在于，所述气体处理模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁亚飞，
申请(专利权)人：光钙上海高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31