一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置及方法，包括微控制器，用于分别通过激光驱动器和温度控制模块与量子级联激光器电性连接，驱动所述量子级联激光器发射1528nm波长单色光调制激光；量子级联激光器的输出端设置有准直器，用于将所述单色光调制激光整形传输到氰化氢气体中，通过反射面，生成反射光；聚焦透镜用于将接收的所述反射光，传输到光电探测二极管生成输入信号，并依次通过TIA放大模块、锁相放大器、A/D转换模块传输到DSP模块计算所述氰化氢气体的浓度；本发明专利技术可远距离测量氰化氢是否泄露，远程为管理人员提示预警及时减少泄露扩大，降低人身与财产损失。失。失。

【技术实现步骤摘要】
一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及氰化氢含量远程检测
，具体而言，涉及一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置及方法。

技术介绍

[0002]氰化氢是无色剧毒液体或气体易在空气中均匀弥散，浓度达到5.6％～12.8％以上时，具有爆炸性。氰化氢中毒轻度中毒表现有恶心呕吐，重度表现深度昏迷、强直性痉挛。经呼吸道、皮肤黏膜进入人体后会对咽喉、肺、胃肠道造成难以恢复的腐蚀伤害，仅0.06g摄入量就立即致人死亡，对人体伤害巨大。现有技术中，利用氰化氢泵吸接触式测量的方法测量，虽然可以有效测量，但需要操作人员格外小心，因此，急需一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置及方法，用于远距离测量，杜绝近距离接触，保障人身安全。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置及方法，利用朗伯比尔定律与TDLAS技术遥测一定距离内空气中氰化氢浓度，对空气中的氰化氢含量进行非接触远程检测。
[0004]为了实现上述技术目的，本申请提供了一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置，包括：
[0005]微控制器，用于分别通过激光驱动器和温度控制模块与量子级联激光器电性连接，驱动量子级联激光器发射1528nm波长单色光调制激光；
[0006]量子级联激光器的输出端设置有准直器，用于将单色光调制激光整形传输到氰化氢气体中，通过反射面，生成反射光；
[0007]聚焦透镜用于将接收的反射光，传输到光电探测二极管生成输入信号，并依次通过TIA放大模块、锁相放大器、A/D转换模块传输到DSP模块计算氰化氢气体的浓度；
[0008]DSP模块与微控制器电性连接，用于通过微控制器获取单色光调制激光的出射光强、氰化氢气体的吸收截面、非接触测量装置到反射面的垂直距离，以及根据输入信号生成的入射光强，根据吸收量反演浓度公式，获取氰化氢气体的浓度，其中，吸收量反演浓度公式表示为：
[0009]I0(λ)＝I(λ)exp(－σ(λ)NL2)
[0010]式中，I0(λ)表示出射光强，I(λ)表示入射光强，σ(λ)表示吸收截面，N表示氰化氢气体的浓度，L2表示装置距离反射面的垂直距离；
[0011]激光测距模块，与微控制器电性连接，用于获取垂直距离；
[0012]电源模块，用于为非接触测量装置供电。
[0013]优选地，非接触测量装置还包括：磁场感应模块和定位模块，分别与微控制器电性连接；
[0014]微控制器还用于通过磁场感应模块、定位模块、激光测距模块，生成氰化氢气体的
泄漏点经纬度。
[0015]优选地，非接触测量装置还包括：
[0016]报警装置，与微控制器电性连接，用于通过微控制器根据DSP模块获取的氰化氢气体的浓度，依据设定的氰化氢气体的浓度阈值，进行报警。
[0017]优选地，非接触测量装置还包括：
[0018]NB模块，与微控制器电性连接，用于将通过微控制器打包泄漏点经纬度、接收光强与氰化氢浓度，形成的加密字符串，发送至最近的基站，基站转发至服务器终端，后台解析该数据报警提示管理人员漏点位置与氰化氢浓度；
[0019]显示屏，与微控制器电性连接，用于显示非接触测量装置产生的数据；
[0020]按键，与微控制器电性连接，用于为非接触测量装置提供控制指令，微控制器根据控制指令检测氰化氢浓度和漏点位置。
[0021]优选地，聚焦透镜用于将反射光汇聚到光电探测二极管产生纳安级光电流，光电流强度幅值随接收到的吸收信号成线性正相关；
[0022]光电流经TIA放大模块放大至毫伏级，经过锁相放大模块再次放大抬升电压，生成吸收电压，发送至电压经A/D转换模块，其中，若前方无氰化氢气体，则接收到的为发射的标准10K正弦信号，若前方有氰化氢气体，则通过显示屏显示氰化氢气体吸收波形。
[0023]优选地，电压经A/D转换模块使用500K采样频率采集吸收电压，并发送至DSP模块。
[0024]本专利技术还公开了一种空气中氰化氢含量的非接触测量方法，通过非接触测量装置来实现，包括以下步骤:
[0025]通过微控制器分别发送固定温控参数与10K正弦调制信号给温度控制模块与信号发生器共同控制激光驱动器驱动量子级联激光器发射1528nm波长单色光调制激光；
[0026]将固定频率波长激光穿过氰化氢气体后通过反射面漫反射进入聚焦透镜汇聚到光电探测二极管产生纳安级光电流，光电流强度幅值随接收到的吸收信号成线性正相关；
[0027]光电流经TIA放大模块放大至毫伏级，在经过锁相放大模块再次放大抬升电压，其中，若前方无氰化氢气体即接收到的为发射的标准10K正弦信号，若前方有氰化氢气体即可看出氰化氢气体吸收波形；
[0028]电压经A/D转换模块使用500K采样频率采集吸收电压采集发送至DSP模块；
[0029]DSP模块经吸收波形根据吸收量反演浓度公式获取，并将计算出接收光强与氰化氢浓度，将数据发送至微控制器；
[0030]微控制器根据接收光强与氰化氢浓度判断是否需要报警装置报警。
[0031]优选地，微控制器用于判断当接收光强与氰化氢浓度超过设定阈值时，通过报警装置报警并收集激光测距模块、磁场感应模块、定位模块数据，计算泄漏点经纬度；
[0032]将泄漏点经纬度、接收光强与氰化氢浓度通过微控制器打包成一段加密的字符串后经NB模块发送至最近的基站，基站转发至服务器终端，后台解析该数据报警提示管理人员漏点位置与氰化氢浓度。
[0033]本专利技术公开了以下技术效果：
[0034]本专利技术可远距离测量氰化氢是否泄露，远程为管理人员提示预警及时减少泄露扩大，降低人身与财产损失。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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。
[0036]图1是本专利技术实施例所述的方法原理示意图；
[0037]图2是本专利技术所述的装置结构示意图；
[0038]图3是本专利技术所述的HCN吸收波数示意图；
[0039]其中，101表示微控制器、102表示显示屏、103表示NB模块、104表示定位模块、105表示激光测距模块、106表示报警装置、107表示按键、108表示聚光透镜、109表示光电探测二极管、110表示TIA放大模块、111表示锁相放大器、112表示A/D转换模块、113表示DSP模块、114表示电源模块、115表示温度控制模块、116表示激光驱动器、117表示量子级联激光器、118表示准直器、119表示磁场感应模块。
具体实施方式
[0040]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置，其特征在于，包括：微控制器(101)，用于分别通过激光驱动器(116)和温度控制模块(115)与量子级联激光器(117)电性连接，驱动所述量子级联激光器(117)发射1528nm波长单色光调制激光；所述量子级联激光器(117)的输出端设置有准直器(118)，用于将所述单色光调制激光整形传输到氰化氢气体中，通过反射面，生成反射光；聚焦透镜(108)用于将接收的所述反射光，传输到光电探测二极管(109)生成输入信号，并依次通过TIA放大模块(110)、锁相放大器(111)、A/D转换模块(112)传输到DSP模块(113)计算所述氰化氢气体的浓度；所述DSP模块(113)与所述微控制器(101)电性连接，用于通过所述微控制器(101)获取所述单色光调制激光的出射光强、所述氰化氢气体的吸收截面、所述非接触测量装置到所述反射面的垂直距离，以及根据所述输入信号生成的入射光强，根据吸收量反演浓度公式，获取所述氰化氢气体的浓度，其中，所述吸收量反演浓度公式表示为：I0(λ)＝I(λ)exp(－σ(λ)NL2)式中，I0(λ)表示出射光强，I(λ)表示入射光强，σ(λ)表示吸收截面，N表示氰化氢气体的浓度，L2表示装置距离反射面的垂直距离；激光测距模块(105)，与所述微控制器(101)电性连接，用于获取所述垂直距离；电源模块(114)，用于为所述非接触测量装置供电。2.根据权利要求1所述一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置，其特征在于：所述非接触测量装置还包括：磁场感应模块(119)和定位模块(104)，分别与所述微控制器(101)电性连接；所述微控制器(101)还用于通过所述磁场感应模块(119)、所述定位模块(104)、所述激光测距模块(105)，生成所述氰化氢气体的泄漏点经纬度。3.根据权利要求2所述一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置，其特征在于：所述非接触测量装置还包括：报警装置(106)，与所述微控制器(101)电性连接，用于通过所述微控制器(101)根据所述DSP模块(113)获取的所述氰化氢气体的浓度，依据设定的氰化氢气体的浓度阈值，进行报警。4.根据权利要求3所述一种空气中氰化氢含量的非接触测量装置，其特征在于：所述非接触测量装置还包括：NB模块(103)，与所述微控制器(101)电性连接，用于将通过所述微控制器(101)打包所述泄漏点经纬度、所述接收光强与氰化氢浓度，形成的加密字符串，发送至最近的基站，基站转发至服务器终端，后台解析该数据报警提示管理人员漏点位置与氰化氢浓度；显示屏(102)，与所述微控制器(101)电性连接，用于显示所述非接触测量装置产生的数据；按键(107)，与所述微控制器(101)电性连接，用于为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钇朴，甄玉龙，杨帆，刘伟，汪左成，张广迪，周靖云，陈涛，马玉林，郭希良，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：