【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体测量，尤其涉及一种激光露点测量装置。
技术介绍
1、工业生产过程中具有较宽范围的环境温度，气体经常存在高压和低温两种状态，或涉及高浓度过程气体so2、nh3等，若生产过程中析出液态水、结冰，则将危害整个生产，因此需要对气体的露点温度进行测量。露点温度是指在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度，当气温降低时，饱和水气压就会减小，如果空气中的水汽含量不变，气压不变的情况下，露点温度也会降低。为保证产品质量和设备安全，对气体露点温度测量的准确性和环境温度适应性具有较高的要求。
2、现有测量露点温度的方法有伸缩法、干湿球法、冷凝露点法、氯化钾露点法、阻容法、电解法、重量法等，但大多属于侵入式测量，存在测量精度不高、测量范围窄、响应时间长、环境适用性差等问题。基于光学的方法可实现非侵入式测量，采用可调谐二极管激光线吸收光谱(tdlas)技术测量露点温度具有响应速度快，测量范围广以及精度高等优点。但目前市面上现有基于光学的露点分析仪器结构复杂、不够小型化、环境适应性也受到一定限制。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种激光露点测量装置，以解决现有光学露点分析仪器存在的上述问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、提供一种激光露点测量装置，包括：
4、测量腔，包括本底控制腔和吸收腔，所述本底控制腔与所述吸收腔相互隔离，光束依次穿过所述本底控制腔、吸收腔，所述本底控制腔用于控制本底信号，所述
5、激光器，与所述本底控制腔连接，用于对所述待测气体样品进行波长扫描；
6、激光控制器模块，与所述激光器和主控制器连接，用于接收主控制器的控制信号，根据所述控制信号驱动所述激光器实现波长扫描；
7、光电探测器，与所述吸收腔的后端连接，用于检测光谱信号，并将所述光谱信号转换为电压信号；
8、信号采集模块，与所述光电探测器连接，用于采集所述电压信号并将所述电压信号转换为数字信号；
9、主控制器，用于向所述激光控制器模块发送控制信号，以及接收所述数字信号，根据所述数字信号反演得到所述待测气体样本的露点温度；
10、信号输出模块，与所述主控制器连接，用于输出所述露点温度。
11、本专利技术的激光露点测量装置采用非接触式测量，通过本底控制腔可降低背景噪声干扰，将本底信号控制在极低水平，吸收腔可在体积较小的情况下增加光程，实现光束多路反射，扩宽了检测范围的下限。通过主控制器、激光器和信号采集模块等实现测量过程的智能控制以及露点温度反演，将露点温度直接输出，无需设置额外的转换电路，适用于更多检测环境，且构造简单，易于集成并实现小型化。
12、进一步地，所述激光控制器模块包括温控模块和驱动模块，所述温控模块用于控制所述激光器的工作温度，所述驱动模块用于将所述控制信号转换成电流信号，以通过所述电流信号驱动所述激光器实现波长扫描。
13、进一步地，所述本底控制腔内填充有干燥剂，所述本底控制腔与所述吸收腔的连接处采用密封圈、灌胶、焊接或金属填料进行密封处理，使所述本底控制腔与外界环境和所述吸收腔隔离。
14、进一步地，所述吸收腔内壁采用电解抛光、镜面抛光或镀金方式进行处理，保证内壁不附着水汽。
15、进一步地，所述光电探测器具有恒温装置，所述恒温装置使光电探测器的温度动态稳定在目标温度处。
16、进一步地，所述光电探测器还用于将所述电压信号进行放大处理和滤波处理。
17、进一步地，所述主控制器提供波长调制和直接吸收两种数据处理方法同步对数字信号进行反演，分别得到两种数据处理方法的露点温度；
18、若当前显示露点温度小于设定阀值，且变化趋势为下降，输出通过波长调制数据处理方法得到的露点温度，用于量程低端部分的测量；
19、若当前显示露点温度大于设定阀值，且变化趋势为上升，输出通过直接吸收数据处理方法得到的露点温度，用于量程高端部分的测量。
20、进一步地，所述波长调制数据处理方法包括以下步骤：
21、s11，对所述数字信号进行正交锁相放大；
22、s12，对正交锁相放大后的信号进行低通滤波，调解出一次谐波信号和二次谐波信号；
23、s13，用一次谐波信号对二次谐波信号进行补偿，对补偿后的二次谐波信号进行归一化处理，获取归一化信号的信号强度；
24、s14，根据s13中获取的信号强度和标定的信号强度与露点温度的对应关系，得到对应的露点温度。
25、进一步地，所述直接吸收数据处理方法包括以下步骤：
26、s21，获取本底控制腔中已知参考背景气体产生的本底信号；
27、s22，根据所述光谱信号提取水汽吸收谱线；
28、s23，从所述水汽吸收谱线中去除所述本底信号，并进行温度补偿，获取温度补偿后的吸收谱线的信号强度；
29、s24，根据s23中获取的信号强度和标定的信号强度与露点温度的对应关系，得到对应的露点温度。
30、进一步地，所述标定的信号强度与露点温度的对应关系通过以下方法获取：
31、s31，将吸收腔中充入无水汽气体，根据接收的数字信号获取信号强度s0；
32、s32，基于信号强度s0和控制信号获取本底信号b；
33、s33，将吸收腔中充入已知露点温度为cn的气体，根据接收的数字信号获取信号强度sn；
34、s34，根据信号强度sn、已知露点温度cn和本底信号b得到信号强度与露点温度之间的线性关系为：cn＝k(sn-b)，k为线性相关系数。
35、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
36、以微控制器智能控制技术，实现露点温度的测量和直接输出，无需设置额外的转换电路，适用于更多检测环境，构造简单，易于集成并实现小型化。
37、通过本底控制腔可降低背景噪声干扰，将本底信号控制在极低水平，使背景信号不干扰微量气体测量时产生的微弱变化的信号，提升低浓度测量的分辨率。
38、吸收腔可在体积较小的情况下增加光程，实现光束多路反射，提升检测的下限，扩宽检测范围。
39、可根据测量装置所处的工作环境，对光电探测器模块进行恒温处理，以及对激光器模块进行调节散热，确保在不同的环境温度范围下的应用均能保持测量的稳定性和可靠性，准确的输出测量信号。
40、提供波长调制和直接吸收两种同步的数据处理方法，满足更宽的测量范围。
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1.一种激光露点测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述激光控制器模块包括温控模块和驱动模块，所述温控模块用于控制所述激光器的工作温度，所述驱动模块用于将所述控制信号转换成电流信号，以通过所述电流信号驱动所述激光器实现波长扫描。
3.根据权利要求1所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述本底控制腔内填充有干燥剂，所述本底控制腔与所述吸收腔的连接处采用密封圈、灌胶、焊接或金属填料进行密封处理，使所述本底控制腔与外界环境和所述吸收腔隔离。
4.据权利要求1所述的激光露点数字变送器，其特征在于，所述吸收腔内壁采用电解抛光、镜面抛光或镀金方式进行处理，保证内壁不附着水汽。
5.根据权利要求1所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述光电探测器具有恒温装置，所述恒温装置使光电探测器的温度动态稳定在目标温度处。
6.根据权利要求1所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述光电探测器还用于将所述电压信号进行放大处理和滤波处理。
7.根据权利要求1所述的激光露点测量装置，其特征在于
8.根据权利要求7所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述波长调制数据处理方法包括以下步骤：
9.根据权利要求7所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述直接吸收数据处理方法包括以下步骤：
10.根据权利要求8或9所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述标定的信号强度与露点温度的对应关系通过以下方法获取：
...【技术特征摘要】
1.一种激光露点测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述激光控制器模块包括温控模块和驱动模块，所述温控模块用于控制所述激光器的工作温度，所述驱动模块用于将所述控制信号转换成电流信号，以通过所述电流信号驱动所述激光器实现波长扫描。
3.根据权利要求1所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述本底控制腔内填充有干燥剂，所述本底控制腔与所述吸收腔的连接处采用密封圈、灌胶、焊接或金属填料进行密封处理，使所述本底控制腔与外界环境和所述吸收腔隔离。
4.据权利要求1所述的激光露点数字变送器，其特征在于，所述吸收腔内壁采用电解抛光、镜面抛光或镀金方式进行处理，保证内壁不附着水汽。
5.根据权利要求1所述的激光露点测量装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒲友强，
申请(专利权)人：昶艾科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：
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