本发明专利技术公开了一种用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，涉及光学光谱技术领域；包括：数据采集组件、激光组件、光声池组件和放大器组件；激光组件与数据采集组件相连接，以通过数据采集组件调制光线强度的共振频率；放大器组件与数据采集组件相互通信连接，以将放大后的信号输入至数据采集组件处进行收集反演；光声池组件位于激光组件发射光线所在直线上，特殊设计的光声池组件可有效消除环境噪声干扰，光声池组件的输出端与放大器组件的输入端相连接，将信号传输至数据采集组件处进行反演得到气体相应浓度；本发明专利技术可以解决当两种或者三种以上卤代烃类气体混合时候无法准确测量不同气体相应浓度的问题。准确测量不同气体相应浓度的问题。准确测量不同气体相应浓度的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置
[0001]本专利技术涉及光学光谱
，尤其涉及用于一种用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置。
技术介绍
[0002]卤代烃类气体包括一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷等气体，在卤代烃类气体中，二氯甲烷广泛应用于医药领域和胶片生产，例如常用于各种青霉素的生产，并且由于具有溶解能力强的优点，二氯甲烷被大量用于制造安全电影胶片、被用作涂料溶剂、金属脱脂剂及脱漆剂。三氯甲烷作为有机合成原料，主要用来生产氟里昂、染料和药物等，在医学上，三氯甲烷常用作麻醉剂，可用作抗生素、香料、油脂等的溶剂和萃取剂。
[0003]然而二氯甲烷与三氯甲烷为致癌物质，被国际癌症研究机构(IARC)列为2A和2B级致癌物，尤其三氯甲烷与明火或灼热的物体接触时能产生剧毒的光气。二氯甲烷与三氯甲烷被生态环境部与卫生健康委列入在《有毒有害大气污染物名录(2018年)》中。在《工作场所有害因素职业接触限值GBZ 2.1
‑
2019》中，规定了二氯甲烷与三氯甲烷的职业接触限值为：时间加权平均容许接触浓度为200mg/m3与20mg/m3。在大气污染中，《制药工业大气污染排放标准》将二氯甲烷与三氯甲烷列为原料药或者中间体生产过程中排放的典型大气污染物。《化学合成类制药工业大气污染物排放标准》也标准明确规定了二氯甲烷与三氯甲烷的污染排放浓度值。
[0004]目前二氯甲烷与三氯甲烷的主要测量方法为气相色谱法，利用气袋采集空气中的气态二氯甲烷与三氯甲烷，在实验室内经气相色谱柱分离，得出二氯甲烷与三氯甲烷浓度，但是该方法需要复杂的采样和预处理，无法对未知物进行定性分析，因此该方法常与质谱法联用，气相色谱质谱联用法建设和运维成本高，并且体积较大，仅能作为实验室装置。电化学传感是利用待测物质在电解质溶液中的电化学性质基础上建立的分析方法，该方法体积小、成本低，但是该技术易受具有相同电化学特性污染物的干扰，并且市场上测量二氯甲烷和三氯甲烷的电化学传感器无法直接测量二氯甲烷和三氯甲烷，而对于更多种卤代烃类气体混合时，也并无有效的方法进行测量。
[0005]基于光声效应的光声光谱技术是一种直接检测气体吸收的方法，无背景吸收，广泛应用于气体检测。光声光谱技术是利用待测污染物吸收入射光能量而被加热，引起周围空气的热膨胀，从而产生热力波，周期性的热力波即声波信号，被微音器探测，通过对声音信号的分析反演出污染物的浓度。据此，本专利技术提出了一种基于光声光谱技术的多种卤代烃类气体同时检测装置，该装置可有效测量二氯甲烷、三氯甲烷等不同气体，消除其之间相互影响，并能同时消除其他气体如氨气等的干扰。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，以解决当两种或者三种以上卤代烃类气体混合时候无法准确测量不同气体相
应浓度的问题。
[0007]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0008]一种用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，包括：
[0009]数据采集组件；
[0010]激光组件，与所述数据采集组件相连接，以通过数据采集组件调制光线强度的共振频率；
[0011]放大器组件，与所述数据采集组件相互通信连接，以将放大后的信号输入至数据采集组件处进行收集反演；
[0012]用于存储至少两种不同卤代烃类气体的光声池组件，位于所述激光组件发射光线所在直线上，与所述激光组件的输出端相通信连接，所述光声池组件的输出端与放大器组件的输入端相连接，并通过放大器组件将信号传输至数据采集组件处进行反演得到气体相应浓度。
[0013]激光组件发出的光线入射至光声池组件中，光线强度被数据采集组件进行调制在光声池组件的共振频率，光声池组件所采集的共振频率信号并通过放大器组件进行放大，输出至数据采集组件进行收集反演以得到气体相应的浓度。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述放大器组件包括：
[0015]锁相放大器，所述锁相放大器的输出端与数据采集组件相互通信连接，以采集信号进行反演得到气体相应浓度；
[0016]前置放大器，所述锁相放大器的输入端与前置放大器的输出端相连通，所述前置放大器的输入端与光声池组件相连接以获取信号。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：所述光声池组件包括：
[0018]光声池；
[0019]声探测器，且所述声探测器设置于光声池中，所述声探测器检测信号通过放大器组件进行采集传输。
[0020]作为本专利技术进一步的方案：所述光声池中设置有声共振腔，所述声共振腔由所述光声池进行了二次包裹，所述共振腔的表面进行包覆至少两层以上的隔音材料。
[0021]作为本专利技术进一步的方案：所述数据采集组件包括：
[0022]用于进行反演的工控机；
[0023]数据采集卡，所述工控机与数据采集卡相互通信连接，所述数据采集卡还分别与激光组件、放大器组件的输出端相连接。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：所述光声池还包括：
[0025]进口，通过过滤组件与外界供给设备相连通；
[0026]出口，与样品驱动组件相连通。
[0027]作为本专利技术进一步的方案：还包括流量计，在样品泵与光声池之间还设置有流量计，通过流量计能够有效控制进气速率。
[0028]作为本专利技术进一步的方案：在数据采集组件中进行反演包括：基于已经检测不同气体的光声信号强度，获取不同气体的浓度。
[0029]作为本专利技术进一步的方案：当不同气体为两种时，获取不同气体的浓度包括：
[0030]利用公式(1)获取第一种气体的浓度(C
浓度1
)：
[0031]S
PAS
＝P
×
M
×
C
cell
×
C
浓度1
+S
b
ꢀꢀꢀ
(1)
[0032]其中，S
PAS
为由气体吸收光能量而产生的光声信号强度；P为激光功率；M为麦克风传感器的灵敏度C
cell
为光声池的池常数，C
浓度1
即第一种气体的浓度，S
b
为光声背景信号；
[0033]利用公式(2)获取第二种气体浓度(C
浓度2
)：
[0034]Y1＝a*C
浓度2
+b*C
浓度1
+S2
ꢀꢀꢀ
(2)
[0035]其中，a和b为预先已经校准的气体浓度常数，S2为光声背景信号。
[0036]作为本专利技术进一步的方案：当不同气体至少为两种以上时，获取不同气体的浓度包括：利用公式(3)获取多种气体浓度(以三种气体为例)：
[0037]S
PAS
(t)＝n1*S
PAS,gas1,C1ppm
(t)+n2*S
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，其特征在于，包括：数据采集组件(1)；激光组件(2)，与所述数据采集组件(1)相连接，以通过数据采集组件调制光线强度的共振频率；放大器组件(3)，与所述数据采集组件(1)相互通信连接，以将放大后的信号输入至数据采集组件(1)处进行收集反演；用于存储至少两种不同卤代烃类气体的光声池组件(4)，位于所述激光组件(2)发射光线所在直线上，与所述激光组件(2)的输出端相通信连接，所述光声池组件(4)的输出端与放大器组件(3)的输入端相连接，并通过放大器组件(3)将信号传输至数据采集组件(1)处进行反演得到气体相应浓度。2.根据权利要求1所述的用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，其特征在于，所述放大器组件(3)包括：锁相放大器(301)，所述锁相放大器(301)的输出端与数据采集组件(1)相互通信连接，以采集信号进行反演得到气体相应浓度；前置放大器(302)，所述锁相放大器(301)的输入端与前置放大器(302)的输出端相连通，所述前置放大器(302)的输入端与光声池组件(4)相连接以获取信号。3.根据权利要求1所述的用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，其特征在于，所述光声池组件包括：光声池(402)；声探测器(401)，且所述声探测器(401)设置于光声池(402)中，所述声探测器(402)检测信号通过放大器组件(3)进行采集传输。4.根据权利要求3所述的用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，其特征在于，所述光声池(402)中设置有声共振腔(4021)，所述声共振腔4201与由所述光声池402尽量减少固体接触，减少外部环境噪音的影响，并置于光声池402内部，声共振腔4201为可拆卸模块，所述共振腔(4021)的表面进行包覆至少两层以上的隔音材料。5.根据权利要求1所述的用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，其特征在于，所述数据采集组件(1)包括：用于进行反演的工控机(101)；数据采集卡(102)，所述工控机(101)与数据采集卡(102)相互通信连接，所述数据采集卡(102)还分别与激光组件(2)、放大器组件(3)的输出端相连接。6.根据权利要求(4)所述的用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，其特征在于，所述光声池(401)还包括：进口，通过过滤组件(7)与外界供给设备相连通；出口，与样品驱动组件(5)相连通。7.根据权利要求4所述的用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，其特征在于，还包括流量计(6)，在样品泵(5)与光声池(401)之间还设置有流量计(6)，通过流量计(6)能够有效控制进气速率。8.根据权利要求1所述的用于同时检测至少两种不同卤代烃类气体的装置，其特征在于，在数据采集组件中进行反演包括：基于已经检测不同气体的光声信号强度，获取不同气
【专利技术属性】
技术研发人员：王高旋，何赛灵，
申请(专利权)人：浙大宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：
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