一种二氧化碳同位素检测设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种二氧化碳同位素检测设备，包括：中红外激光器，直射式的吸收池，中红外检测装置和用于产生负压的气路模块；吸收池在长度方向的两端分别设有第一透明窗和第二透明窗；吸收池设有密闭空腔；中红外激光器设置在第一透明窗外侧，用于发出依次透过第一透明窗和第二透明窗的中红外光线；中红外检测装置设置在第二透明窗外侧，用于接收透过第二透明窗的中红外光线。通过本实用新型专利技术实施例提供的碳同位素检测设备，可以减小所需的光程，使得直射式的吸收池也可满足需求，能够减小吸收池的尺寸；中红外光线经过吸收池时不存在标准具干涉，且低压状态可以避免吸收线交叉干扰，从而能够提高测量精度，且稳定性高。且稳定性高。且稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳同位素检测设备


[0001]本技术涉及二氧化碳气体同位素检测
，具体而言，涉及一种二氧化碳同位素检测设备。

技术介绍

[0002]目前，现有二氧化碳气体同位素丰度检测通常采用NDIR(Non-Dispersive InfraRed，非分散红外)技术和IRMS(Isotope Ratio Mass Spectrometry，同位素比例质谱)技术。
[0003]IRMS技术测量同位素的基本原理是依据分子质荷比不同所造成在磁场弯曲路径不同而区分同位素分子。该方法无法分辨分子质量相同的异构体，另外，IRMS技术检测需要预处理和真空环境，且仪器系统庞大、操作复杂造价昂贵，只能进行实验室分析，具有一定的局限性，尤其不适合实时在线测量。
[0004]NDIR技术的原理基于朗伯比尔定律，即根据每种同位素气体特定吸收峰来选择窄带干涉滤光片，使红外光源和吸收峰相同的特定波长光通过，穿过吸收池内气团后的光被探测器接收，利用探测到的光信号的衰减来量化待测气体的浓度，从而计算出每种CO2碳同位素气体浓度，进而计算出丰度。其中，光线需要具有足够长的光程才能达到检测精度要求，从而导致吸收池尺寸较长；怀特池采用多次折返的方式达到所需光程，但因窄带滤光片带宽较大，不同同位素气体之间有交叉干扰，且多次折返的光线之间也会存在干扰，影响测量精度，且稳定性差。

技术实现思路

[0005]为解决传统检测设备测量精度差的问题，本技术实施例的目的在于提供一种二氧化碳同位素检测设备。
[0006]本技术实施例提供了一种二氧化碳同位素检测设备，包括：激光器模块、气路模块和探测器模块；所述激光器模块包括中红外激光器，所述气路模块包括直射式的吸收池，所述探测器模块包括中红外检测装置；
[0007]所述吸收池在长度方向的两端分别设有第一透明窗和第二透明窗；在所述第一透明窗与所述第二透明窗之间，所述吸收池设有用于放置待测气体的密闭空腔；
[0008]所述中红外激光器设置在所述第一透明窗外侧，用于发出依次透过所述第一透明窗和所述第二透明窗的中红外光线；
[0009]所述中红外检测装置设置在所述第二透明窗外侧，用于接收透过所述第二透明窗的所述中红外光线。
[0010]本技术实施例上述提供的方案中，采用中红外激光器作为光源，利用中红外光线进行检测，可以减小所需的光程，使得直射式的吸收池也可满足需求，还能够减小吸收池的尺寸；且不需要在吸收池内设置多次折返的部件，中红外光线经过吸收池时不存在标准具干涉，从而能够提高测量精度，且稳定性高。采用该中红外光线，多种二氧化碳同位素
都具有较强的吸收，且无水吸收峰的干扰，能够同时对多种二氧化碳同位素进行准确检测。
[0011]为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1示出了本技术实施例所提供的二氧化碳同位素检测设备的第一结构示意图；
[0014]图2示出了本技术实施例中，2.0μm附近的吸收强度谱线；
[0015]图3示出了本技术实施例中，4.3μm附近的吸收强度谱线；
[0016]图4示出了本技术实施例所提供的二氧化碳同位素检测设备的第二结构示意图；
[0017]图5示出了本技术实施例所提供的二氧化碳同位素检测设备的气路管路的第一结构示意图；
[0018]图6示出了本技术实施例所提供的二氧化碳同位素检测设备的气路管路的第二结构示意图；
[0019]图7示出了本技术实施例所提供的二氧化碳同位素检测设备的气路管路中，扩展组件的结构示意图；
[0020]图8示出了本技术实施例所提供的二氧化碳同位素检测设备中，吸收池的剖视结构示意图；
[0021]图9示出了本技术实施例所提供的二氧化碳同位素检测设备中，吸收池的一种轴测图。
[0022]图标：1-激光器模块、2-气路模块、3-探测器模块、4-主控模块、5-密封壳体、11-中红外激光器、12-激光器电流驱动单元、13-激光器温度控制单元、21-吸收池、211-第一透明窗、212-第二透明窗、213-密闭空腔、214-进气管路、215-出气管路、216-第一槽孔、217-第二槽孔、22-进气单元、221-二氧化碳过滤器、222-采样组件、2221-采样口、223-水蒸气过滤器、224-扩展组件、2241-扩展进样口、23-压力传感器、24-气缸、25-排气处理器、261-外壳、262-保温层、263-加热膜、264-隔热支架、31-中红外检测装置、32-信号处理单元、33-制冷控制单元、SV1-出气控制阀、SV2-进气控制阀、SV3-采样控制阀、SV4-扩展控制阀。
具体实施方式
[0023]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0024]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0025]在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0026]在完成本技术创造的过程中，技术人发现，传统吸收池(如怀特池等)需要采用多侧折返方式的原因在于检测激光通常为近红外光线，其吸收线强较中红外的低；本技术实施例提供的一种二氧化碳同位素检测设备基于中红外光线实现检测，中红外光的吸收线强高于近红外光吸收线强1～3个数量级，吸收线强较高，不需要太长的光程或精确的腔操作就可以达到一定的吸收深度，可以有效减小光程。参见图1所示，该检测设备包括：激光器模块1、气路模块2和探测器模块3；其中，激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳同位素检测设备，其特征在于，包括：激光器模块、气路模块和探测器模块；所述激光器模块包括中红外激光器，所述气路模块包括直射式的吸收池，所述探测器模块包括中红外检测装置；所述吸收池在长度方向的两端分别设有第一透明窗和第二透明窗；在所述第一透明窗与所述第二透明窗之间，所述吸收池设有用于放置待测气体的密闭空腔；所述中红外激光器设置在所述第一透明窗外侧，用于发出依次透过所述第一透明窗和所述第二透明窗的中红外光线；所述中红外检测装置设置在所述第二透明窗外侧，用于接收透过所述第二透明窗的所述中红外光线。2.根据权利要求1所述的二氧化碳同位素检测设备，其特征在于，所述激光器模块还包括：激光器电流驱动单元、激光器制冷片、第一温度传感器和激光器温度控制单元；所述激光器电流驱动单元与所述中红外激光器相连，用于将激光驱动波形转换为电流驱动信号，驱动所述中红外激光器发出带波长调制的所述中红外光线；所述第一温度传感器设置在所述中红外激光器处，用于测量所述中红外激光器的第一温度信号，并将所述第一温度信号发送至所述激光器温度控制单元；所述激光器温度控制单元用于根据所述第一温度信号控制所述激光器制冷片的电流大小和/或电流方向；所述激光器制冷片设置在所述中红外激光器处，用于对所述中红外激光器进行控温。3.根据权利要求1所述的二氧化碳同位素检测设备，其特征在于，所述气路模块还包括：进气单元、压力传感器、出气控制阀、气缸和排气处理器；所述吸收池设有与所述密闭空腔相连通的进气管路和出气管路；所述进气单元与所述进气管路相连通；所述压力传感器设置在所述进气管路内、所述出气管路内或所述密闭空腔内；所述出气控制阀的第一端与所述出气管路相连通，所述出气控制阀的第二端与所述排气处理器相连通，所述出气控制阀的公共端与所述气缸相连通；在所述出气控制阀的第一端与公共端导通、且所述进气单元导通时，所述气缸对所述吸收池进行抽气以完成取样；在所述出气控制阀的第二端与公共端导通时，所述气缸回压，将所述气缸内的气体排至所述排气处理器中；在所述出气控制阀的第一端与公共端导通、且所述进气单元截止时，所述气缸对所述吸收池进行抽气，直至所述压力传感器所检测的压力值符合预设条件。4.根据权利要求3所述的二氧化碳同位素检测设备，其特征在于，所述进气单元包括二氧化碳过滤器、采样组件、水蒸气过滤器和进气控制阀，所述采样组件包括采样口和采样控制阀；所述采样口与所述采样控制阀的第一端相连通，所述二氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚爱华，尚有军，李淑娟，吕品，张金秋，刘书峰，
申请(专利权)人：北京华亘安邦科技有限公司，
类型：新型
国别省市：