專利名稱：一種氣體濃度測(cè)試裝置及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種氣體濃度測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)在飛機(jī)滅火劑濃度測(cè)試方面沒(méi)有可以利用的設(shè)備，民機(jī) 尚可借用國(guó)外設(shè)備(一種色譜儀)進(jìn)行測(cè)試，軍機(jī)則無(wú)法完成該項(xiàng)試驗(yàn)。 目前在氣體濃度測(cè)量領(lǐng)域，絕大部分測(cè)試設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)測(cè)量，無(wú)法 實(shí)時(shí)測(cè)量；國(guó)外在飛機(jī)上采用的壓差式氣體濃度測(cè)量裝置對(duì)壓力傳感器 精度極高，標(biāo)定復(fù)雜，抗干擾能力較差。本發(fā)明不僅能對(duì)氣體濃度進(jìn)行 實(shí)時(shí)測(cè)量，而且測(cè)量精度高、標(biāo)定簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氣體濃度不衰減、測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的一種氣 體濃度測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，測(cè)試裝置由采樣口、干噪過(guò)濾器、紅外 光源、氣體探測(cè)室、干涉濾光片、紅外探測(cè)器、抽氣泵、信號(hào)放大器及 數(shù)據(jù)處理器組成，采樣口與干噪過(guò)濾器相接，干噪過(guò)濾器接于氣體探測(cè) 室，氣體探測(cè)室與紅外光源、干涉濾光片、紅外探測(cè)器、抽氣泵相接， 紅外探測(cè)器與信號(hào)放大器相接，信號(hào)放大器與數(shù)據(jù)處理器連接。
氣體濃度測(cè)試方法是，氣體由抽氣泵從采樣口吸入，通過(guò)干燥過(guò)濾 器濾除灰塵，并去除水份后，流入氣體探測(cè)室，滅火劑在探測(cè)室中與紅 外光相作用，并對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收，探測(cè)室的光路由 二路組成，第一路為參比光路，其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在對(duì)待測(cè)量的
氣體不吸收的波段內(nèi)；第二路為測(cè)量光路，其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在
被測(cè)氣體紅外吸收波段內(nèi)；紅外探測(cè)器將所接收到的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電 信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放大后，送入數(shù)據(jù)處理器，由數(shù)據(jù)處理器將模擬信 號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。
所述的干涉濾光片是根據(jù)被測(cè)氣體對(duì)紅外光不同的吸收波段，分別 制做參比光路的干涉濾光片和測(cè)量光路的干涉濾光片。
3所述的探測(cè)室的光路依據(jù)被測(cè)氣體的種類增加參比光路和測(cè)量光 路實(shí)現(xiàn)多種氣體的同時(shí)測(cè)量。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明采用雙光路非色散紅外吸收 氣體分析技術(shù)，可完全避免干擾氣體對(duì)監(jiān)測(cè)氣體的干擾；不存在諸如電 化學(xué)氣體傳感分析技術(shù)，在氣體濃度超過(guò)極限時(shí)的"中毒"現(xiàn)象；采用 廣譜的快速調(diào)制型紅外光源、窄帶紅外濾光片、高靈敏的快速響應(yīng)紅外
探測(cè)器及高精度的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，測(cè)量精度高、響應(yīng)時(shí) 間短；無(wú)任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件，具有非常高的可靠性；
多點(diǎn)氣體濃度和滅火劑鋼瓶的壓力、儲(chǔ)量同時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)在線連續(xù) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；本發(fā)明可在15個(gè)氣體采樣通道相互獨(dú)立，分別由帶流量調(diào) 節(jié)閥的流量計(jì)，監(jiān)視和調(diào)整各通道的流量；采用光柱顯示技術(shù)，在機(jī)柜 的面板上同時(shí)顯示32通道高精度數(shù)據(jù)采集器的輸入電壓；測(cè)試系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)采集處理軟件，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有打印預(yù)覽、實(shí)時(shí)監(jiān)視、 自動(dòng)校零、自動(dòng)校準(zhǔn)、容錯(cuò)等功能。


圖l是本發(fā)明裝置的組成框圖2是本發(fā)明的原理框圖。
圖3是本發(fā)明多種氣體濃度測(cè)量的原理框圖
具體實(shí)施例方式
測(cè)試裝置由采樣口、干噪過(guò)濾器、紅外光源、氣體探測(cè)室、干涉濾 光片、紅外探測(cè)器、抽氣泵、信號(hào)放大器及數(shù)據(jù)處理器組成，采樣口與 干噪過(guò)濾器相接，干噪過(guò)濾器接于氣體探測(cè)室，氣體探測(cè)室與紅外光源、 干涉濾光片、紅外探測(cè)器、抽氣泵相接，紅外探測(cè)器與信號(hào)放大器相接， 信號(hào)放大器與數(shù)據(jù)處理器連接。
氣體濃度測(cè)試方法是，氣體由抽氣泵從采樣口吸入，通過(guò)干燥過(guò)濾 器濾除灰塵，并去除水份后，流入氣體探測(cè)室，氣體在探測(cè)室中與紅外 光相作用，并對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收，探測(cè)室的光路由二 路組成，第一路為參比光路，其千涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在對(duì)待測(cè)量的氣 體不吸收的波段內(nèi)；第二路為測(cè)量光路，其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在被 測(cè)氣體紅外吸收波段內(nèi)；紅外探測(cè)器將所接收到的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放大后，送入數(shù)據(jù)處理器，由數(shù)據(jù)處理器將模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。
所述的干涉濾光片是根據(jù)被測(cè)氣體對(duì)紅外光不同的吸收波段，分別 制做參比光路的干涉濾光片和測(cè)量光路的干涉濾光片。
所述的探測(cè)室的光路依據(jù)被測(cè)氣體的種類增加參比光路和測(cè)量光 路實(shí)現(xiàn)多種氣體的同時(shí)測(cè)量。
氣體濃度測(cè)試裝置是基于非色散紅外氣體分析原理，能同時(shí)對(duì)15 個(gè)測(cè)點(diǎn)的氣體的濃度、壓力和儲(chǔ)量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)的組成框圖 如圖1所示，主要由15路氣體取樣傳感裝置、壓力傳感器、電子臺(tái)稱 (帶模擬量輸出接口)、 32通道高精度數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及其分析軟 件和打印機(jī)組成。
實(shí)施例一
b)主要配置功能
15路Halonl301滅火劑取樣傳感裝置
滅火劑取樣傳感裝置是滅火劑濃度測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，裝置的 組成如圖2所示，共有15個(gè)獨(dú)立的取樣傳感裝置組成，其工作原 理和結(jié)構(gòu)完全相同，滅火劑由抽氣泵從采樣口吸入，通過(guò)干燥過(guò)濾器濾 除灰塵，并去除水份后，流入氣體探測(cè)室，經(jīng)氣體探測(cè)室分析處理后， 由抽氣泵的出口排入大氣；滅火劑在探測(cè)室中與紅外光相作用，并對(duì)特 定波長(zhǎng)的紅外光產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收，探測(cè)室的光路由二路組成，第一路為 參比光路，其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在對(duì)待測(cè)量的氣體不吸收的波段 內(nèi)，所對(duì)應(yīng)的紅外探測(cè)器接收到的光強(qiáng)與待測(cè)量氣體的濃度變化沒(méi)有關(guān) 系，僅監(jiān)測(cè)紅外光源發(fā)光強(qiáng)度的變化，以避免外界干擾，提高測(cè)量精度； 第二路為滅火劑測(cè)量光路，其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在Halon 1301滅 火劑的紅外吸收特征波長(zhǎng)處，所對(duì)應(yīng)的紅外探測(cè)器接收到的光強(qiáng)隨 Halon 1301滅火劑的濃度而變化；由于不同的化合物具有不同的紅外 吸收特征波長(zhǎng)，采用窄帶干涉濾光片可避免多種氣體成分之間的相互干 擾；2只紅外探測(cè)器將所接收到的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)低噪聲信 號(hào)放大器放大后，送入高精度數(shù)據(jù)采集器，由數(shù)據(jù)采集器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)，供計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。 壓力傳感器
5壓力傳感器選用NS-B型壓力傳感器，測(cè)量范圍為(T25Mpa，精度 為±0. 025Mpa。 電子臺(tái)秤
電子臺(tái)稱選用TCS-60型電子臺(tái)稱，稱重范圍為0 60kg，精度為± 0.02kg，帶模擬量輸出接口。 32通道高精度數(shù)據(jù)采集器
32通道高精度數(shù)據(jù)采集器，使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口規(guī)范，直接插入 計(jì)算機(jī)的USB接口工作，并由計(jì)算機(jī)的USB接口提供電源，使用自動(dòng) 通道掃描技術(shù)和32K先入先出緩沖存儲(chǔ)器，32通道同步采集，具有自 動(dòng)數(shù)據(jù)塊采集能力和極高的數(shù)據(jù)傳輸效率，可完滿地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處 理、連續(xù)快速采集存盤等高級(jí)數(shù)據(jù)采集功能。
主要技術(shù)性能
(1) 采集通道數(shù)32;
(2) 模一數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率16位；
(3) 模一數(shù)轉(zhuǎn)換頻率200KHz;
(4) 程控放大倍數(shù)1、 2、 4、 8;
(5) 先入先出緩沖存儲(chǔ)器32K;
(6) USB接口、自動(dòng)通道掃描、同步采集。
實(shí)施例二 b)主要配置功能
15路Halonl301滅火劑取樣傳感裝置和15路Halonl211滅火劑取 樣傳感裝置
滅火劑取樣傳感裝置是滅火劑濃度測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，裝置的組 成如圖2所示，共有15個(gè)獨(dú)立的取樣傳感裝置組成，其工作原理和結(jié) 構(gòu)完全相同，滅火劑由抽氣泵從采樣口吸入，通過(guò)干燥過(guò)濾器濾除灰塵， 并去除水份后，流入氣體探測(cè)室，經(jīng)氣體探測(cè)室分析處理后，由抽氣泵 的出口排入大氣；滅火劑在探測(cè)室中與紅外光相作用，并對(duì)特定波長(zhǎng)的 紅外光產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收，探測(cè)室的光路由三路組成，第一路為參比光路， 其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在對(duì)待測(cè)量的氣體不吸收的波段內(nèi)，所對(duì)應(yīng)的 紅外探測(cè)器接收到的光強(qiáng)與待測(cè)量氣體的濃度變化沒(méi)有關(guān)系，僅監(jiān)測(cè)紅 外光源發(fā)光強(qiáng)度的變化，以避免外界干擾，提高測(cè)量精度；第二路為滅火劑測(cè)量光路，其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在Halon 1301滅火劑的紅外 吸收特征波長(zhǎng)處，所對(duì)應(yīng)的紅外探測(cè)器接收到的光強(qiáng)隨Halon 1301滅 火劑的濃度而變化；第三路為Halon 1211滅火劑測(cè)量光路，其千涉濾 光片的波長(zhǎng)選擇在Halon1211滅火劑的紅外吸收特征波長(zhǎng)處，所對(duì)應(yīng)的 紅外探測(cè)器接收到的光強(qiáng)隨Halon 1211滅火劑的濃度而變化；由于不 同的化合物具有不同的紅外吸收特征波長(zhǎng)，采用窄帶干涉濾光片可避免 多種氣體成分之間的相互干擾；3只紅外探測(cè)器將所接收到的光強(qiáng)信號(hào) 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)低噪聲信號(hào)放大器放大后，送入高精度數(shù)據(jù)采集器， 由數(shù)據(jù)采集器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處 理。
壓力傳感器
壓力傳感器選用NS-B型壓力傳感器，測(cè)量范圍為(T25Mpa，精度 為±0. 025Mpa。 電子臺(tái)秤
電子臺(tái)稱選用TCS-60型電子臺(tái)稱，稱重范圍為0 60kg，精度為± 0.02kg，帶模擬量輸出接口。 32通道高精度數(shù)據(jù)采集器
32通道高精度數(shù)據(jù)采集器，使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口規(guī)范，直接插入 計(jì)算機(jī)的USB接口工作，并由計(jì)算機(jī)的USB接口提供電源，使用自動(dòng) 通道掃描技術(shù)和32K先入先出緩沖存儲(chǔ)器，32通道同步采集，具有自 動(dòng)數(shù)據(jù)塊采集能力和極高的數(shù)據(jù)傳輸效率，可完滿地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處 理、連續(xù)快速采集存盤等高級(jí)數(shù)據(jù)采集功能。
主要技術(shù)性能
(1) 采集通道數(shù)32;
(2) 模一數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率16位；
(3) 模一數(shù)轉(zhuǎn)換頻率200KHz;
(4) 程控放大倍數(shù)1、 2、 4、 8;
(5) 先入先出緩沖存儲(chǔ)器32K;
(6) USB接口、自動(dòng)通道掃描、同步采集。
權(quán)利要求
1.一種氣體濃度測(cè)試裝置，其特征是，測(cè)試裝置由采樣口、干噪過(guò)濾器、紅外光源、氣體探測(cè)室、干涉濾光片、紅外探測(cè)器、抽氣泵、信號(hào)放大器及數(shù)據(jù)處理器組成，采樣口與干噪過(guò)濾器相接，干噪過(guò)濾器接于氣體探測(cè)室，氣體探測(cè)室與紅外光源、干涉濾光片、紅外探測(cè)器、抽氣泵相接，紅外探測(cè)器與信號(hào)放大器相接，信號(hào)放大器與數(shù)據(jù)處理器連接。
2. —種利用權(quán)利要求1所述裝置的氣體濃度測(cè)試方法，其特征是， 滅火劑由抽氣泵從采樣口吸入，通過(guò)干燥過(guò)濾器濾除灰塵，并去除水份 后，流入氣體探測(cè)室，滅火劑在探測(cè)室中與紅外光相作用，并對(duì)特定波 長(zhǎng)的紅外光產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收，探測(cè)室的光路由二路組成，第一路為參比 光路，其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在對(duì)待測(cè)量的氣體不吸收的波段內(nèi)；第 二路為測(cè)量光路，其干涉濾光片的波長(zhǎng)選擇在被測(cè)氣體紅外吸收波段 內(nèi)；紅外探測(cè)器將所接收到的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放 大后，送入數(shù)據(jù)處理器，由數(shù)據(jù)處理器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供 計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體濃度測(cè)試方法，其特征是，所述的 干涉濾光片是根據(jù)被測(cè)氣體對(duì)紅外光不同的吸收波段，分別制做參比光 路的干涉濾光片和測(cè)量光路的干涉濾光片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體濃度測(cè)試方法，其特征是，所述的 探測(cè)室的光路依據(jù)被測(cè)氣體的種類增加參比光路和測(cè)量光路實(shí)現(xiàn)多種 氣體的同時(shí)測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明屬于測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種氣體濃度測(cè)試裝置及測(cè)試方法。測(cè)試裝置由采樣口、干燥過(guò)濾器、紅外光源、氣體探測(cè)室、干涉濾光片、紅外探測(cè)器、抽氣泵、信號(hào)放大器及數(shù)據(jù)處理器組成，采樣口與干燥過(guò)濾器相接，干燥過(guò)濾器接于氣體探測(cè)室，氣體探測(cè)室與紅外光源、干涉濾光片、紅外探測(cè)器、抽氣泵相接，紅外探測(cè)器與信號(hào)放大器相接，信號(hào)放大器與數(shù)據(jù)處理器連接。本發(fā)明采用雙光路非色散紅外吸收氣體分析技術(shù)，可完全避免干擾氣體對(duì)監(jiān)測(cè)氣體的干擾；不存在諸如電化學(xué)氣體傳感分析技術(shù)，在氣體濃度超過(guò)極限時(shí)的“中毒”現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G01N21/35GK101561391SQ20091014670
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者樂(lè)企浩, 代井波, 煒 張, 馬海峰 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所