痕量氣體污染物檢測(cè)裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種痕量氣體污染物檢測(cè)裝置和方法，所述裝置包括：光源生成模塊、樣品池模塊、檢測(cè)處理模塊和控制模塊；所述光源生成模塊，配置為生成紅外光；所述樣品池模塊，配置為基于參考樣品和待測(cè)樣品，對(duì)所述紅外光進(jìn)行光路整形；所述檢測(cè)處理模塊，配置為將所述整形后的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理；所述控制模塊，配置為向所述光源生成模塊和所述檢測(cè)處理模塊發(fā)送包含有優(yōu)化信息的控制信號(hào)。本發(fā)明的技術(shù)方案通過基于參考樣品和待測(cè)樣品對(duì)紅外光進(jìn)行整形，并對(duì)整形后的紅外光進(jìn)行分析、處理和優(yōu)化，進(jìn)一步地提高了裝置的信噪比，從而提高了檢測(cè)靈敏度。
【專利說明】
痕量氣體污染物檢測(cè)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及紅外光譜氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種痕量氣體污染物檢測(cè)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)、能源及交通等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，以及隨之而來的能源過度使用、工業(yè)尾氣和汽車尾氣的違規(guī)排放，大氣污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重地危害了人類健康。大氣中的煙塵、尾氣等污染物在空氣中混合，并發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，從而生成有毒氣體，如二氧化氮、二氧化硫等。這些有毒氣體雖然在大氣中的含量很低，甚至不到百萬分之一，但這些氣體長(zhǎng)期存在于大氣中會(huì)不但嚴(yán)重危及人類的健康，而且對(duì)人類所賴以生存的環(huán)境構(gòu)成污染，如形成酸雨，全球變暖等環(huán)境問題?？梢?，實(shí)時(shí)掌握大氣中的污染物含量、大氣中各種氣體的濃度變化，對(duì)預(yù)測(cè)環(huán)境和氣候的變化具有十分重要的意義。
[0003]目前，氣體檢測(cè)技術(shù)根據(jù)檢測(cè)原理可分為氣體傳感器技術(shù)、電化學(xué)氣體檢測(cè)技術(shù)、氣相色譜分析技術(shù)、光譜檢測(cè)技術(shù)和如熱導(dǎo)式氣體檢測(cè)技術(shù)等檢測(cè)技術(shù)。其中，氣體傳感器技術(shù)是一種將被檢測(cè)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其它形式的信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)，這種檢測(cè)技術(shù)過程繁瑣，對(duì)被測(cè)氣體的選擇性差，容易受到雜質(zhì)氣體的干擾;電化學(xué)氣體檢測(cè)技術(shù)是基于電化學(xué)原理與氣體的電化學(xué)性質(zhì)而建立的一種檢測(cè)技術(shù);氣相色譜分析技術(shù)是一種物理分離分析技術(shù)，根據(jù)不同氣體在色譜柱中速度的差別實(shí)現(xiàn)氣體成分的檢測(cè)，電化學(xué)氣體檢測(cè)技術(shù)和氣相色譜分析技術(shù)多采用單點(diǎn)式的人工采樣方式，而且必須在實(shí)驗(yàn)室分析，分析精度常受操作技能的影響較大，而且每次僅能檢測(cè)單一成份的氣體，缺乏多重輸入與信號(hào)處理的功能，分析時(shí)響應(yīng)速度慢，效率低;光譜檢測(cè)技術(shù)基于紅外波段，速度較快，準(zhǔn)確度高，無量程限制，抗沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)；熱導(dǎo)式氣體檢測(cè)技術(shù)是通過測(cè)量混合氣體熱導(dǎo)率的變化量來實(shí)現(xiàn)被測(cè)氣體濃度的測(cè)量，在這種檢測(cè)技術(shù)中，被測(cè)氣體中的水汽和吸收性雜質(zhì)氣體以及它們的壓力和流量波動(dòng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大，同時(shí)測(cè)量過程受環(huán)境溫度影響較大，存在測(cè)量精度不高、不易補(bǔ)償?shù)葐栴}。
[0004]綜合考慮上述各種因素，光譜檢測(cè)技術(shù)具有較為顯著的優(yōu)點(diǎn)，而逐漸被廣泛研究和應(yīng)用。但是，現(xiàn)有技術(shù)的光譜檢測(cè)技術(shù)雖然穩(wěn)定性比較好，但仍具有難以突破的缺點(diǎn)，例如，在大氣中的污染物的濃度很低的情況下，難以對(duì)污染物進(jìn)行精確的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置和方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種痕量氣體污染物檢測(cè)裝置，包括光源生成模塊、樣品池模塊、檢測(cè)處理模塊和控制模塊；
[0007]所述光源生成模塊，配置為生成紅外光；
[0008]所述樣品池模塊，配置為基于參考樣品和待測(cè)樣品，對(duì)所述紅外光進(jìn)行光路整形；
[0009]所述檢測(cè)處理模塊，配置為對(duì)整形后的紅外光進(jìn)行檢測(cè)處理；
[0010]所述控制模塊，配置為向所述光源生成模塊和所述檢測(cè)處理模塊發(fā)送包含有優(yōu)化信息的控制信號(hào)。
[0011]作為優(yōu)選，所述裝置還包括通信模塊和顯示模塊:
[0012]所述通信模塊，配置為所述控制模塊與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；
[0013]所述顯示模塊，配置為顯示所述檢測(cè)處理模塊對(duì)所述痕量氣體污染物的檢測(cè)結(jié)果O
[0014]作為優(yōu)選，所述控制模塊具體包括微控制器、第一優(yōu)化模塊和第二優(yōu)化模塊；
[0015]微控制器，配置為向所述光源生成模塊和所述檢測(cè)處理模塊發(fā)送控制信號(hào)；
[0016]第一優(yōu)化模塊，配置為在所述檢測(cè)處理模塊的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度和占空比，以優(yōu)化光源的發(fā)光效率；
[0017]第二優(yōu)化模塊，通過參考通道的數(shù)據(jù)處理以及改變光源的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來降低污染物監(jiān)測(cè)裝置的本底噪聲。
[0018]作為優(yōu)選，所述光源生成模塊具體包括光源調(diào)制模塊、光源驅(qū)動(dòng)模塊、紅外光源和濾光設(shè)備:
[0019]所述紅外光源，配置為發(fā)生紅外光；
[0020]所述光源驅(qū)動(dòng)模塊，配置為向所述紅外光源發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)所述紅外光源發(fā)生紅外光；
[0021]所述光源調(diào)制模塊，配置為對(duì)所發(fā)生的所述紅外光進(jìn)行調(diào)制，以輸出預(yù)設(shè)頻率的紅外光；
[0022]所述濾光設(shè)備，配置為過濾調(diào)制后的所述紅外光。
[0023]作為優(yōu)選，所述光源驅(qū)動(dòng)模塊包括恒流驅(qū)動(dòng)或者脈沖恒流驅(qū)動(dòng)源。
[0024]作為優(yōu)選，所述的樣品池模塊具體包括分束器、參考通道、樣品通道和匯聚透鏡:
[0025]分束器，配置為將所述過濾后的紅外光分成兩路，并分別射入所述參考通道和所述樣品通道中；
[0026]參考通道，配置為存儲(chǔ)預(yù)設(shè)濃度的參考樣品，并使所述紅外光通過預(yù)設(shè)濃度的參考樣品；
[0027]樣品通道，配置為存儲(chǔ)待測(cè)樣品，并使所述紅外光通過所述待測(cè)樣品；
[0028]匯聚透鏡，配置為將通過所述參考樣品和所述待測(cè)樣品的紅外光進(jìn)行匯聚。
[0029]作為優(yōu)選，所述檢測(cè)處理模塊具體包括光電檢測(cè)器、跨阻放大模塊、信號(hào)預(yù)處理模塊、信號(hào)采集模塊和信號(hào)處理模塊；
[0030]所述光電檢測(cè)器，配置為將匯聚的紅外光轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)；
[0031]跨阻放大模塊，配置為將所述電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；
[0032]信號(hào)預(yù)處理模塊，配置為所述電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和變換；
[0033]信號(hào)采集模塊，配置為將所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；
[0034]信號(hào)處理模塊，配置為將所述光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并將處理后的結(jié)果發(fā)送至所述控制模塊。
[0035]作為優(yōu)選，所述信號(hào)采集模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0036]作為優(yōu)選，所述信號(hào)處理模塊包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列或者數(shù)字信號(hào)處理器。
[0037]本發(fā)明還提供一種痕量氣體污染物檢測(cè)方法，包括:
[0038]根據(jù)所接收的第一控制信號(hào)，生成紅外光；
[0039]基于參考樣品和待測(cè)樣口，對(duì)所述紅外光進(jìn)行光路整形；
[0040]將所述整形后的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明的技術(shù)方案通過基于參考樣品和待測(cè)樣品對(duì)紅外光進(jìn)行整形，并對(duì)整形后的紅外光進(jìn)行優(yōu)化和檢測(cè)，進(jìn)一步地提高了裝置的信噪比，從而提高了檢測(cè)靈敏度。
【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置的實(shí)施例一的示意圖；
[0043]圖2為本發(fā)明的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置的實(shí)施例二的示意圖；
[0044]圖3為本發(fā)明的痕量氣體污染物檢測(cè)方法的實(shí)施例一的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖1為本發(fā)明的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置的實(shí)施例一的示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置，具體可以包括光源生成模塊10、樣品池模塊20、檢測(cè)處理模塊30和控制模塊40。
[0046]光源生成模塊10，配置為生成紅外光；
[0047]樣品池模塊20，配置為基于參考樣品和待測(cè)樣品，對(duì)紅外光進(jìn)行光路整形；
[0048]具體地，本實(shí)施例中的待測(cè)樣品主要包括痕量氣體污染物，已知參考樣品的各參數(shù)，使紅外光通過參考樣品和待測(cè)樣品，根據(jù)氣體對(duì)紅外光的作用，紅外光的光路將發(fā)生改變，那么根據(jù)兩束改變了光路的紅外光，即由參考樣品射出的改變了光路的紅外光和由待測(cè)樣品射出的改變了光路的紅外光的參數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，即可獲得參考樣品的各參數(shù)值，即可確定待測(cè)品中痕量氣體染染物的含量。
[0049]檢測(cè)處理模塊30，配置為對(duì)整形后的紅外光進(jìn)行檢測(cè)處理；
[0050]控制模塊40，配置為向光源生成模塊10和檢測(cè)處理模塊30發(fā)送包含有優(yōu)化信息的控制信號(hào)。
[0051]本實(shí)施例的技術(shù)方案通過基于參考樣品和待測(cè)樣品對(duì)紅外光進(jìn)行整形，并對(duì)整形后的紅外光進(jìn)行分析、處理和優(yōu)化，進(jìn)一步地提高了裝置的信噪比，從而提高了檢測(cè)靈敏度。
[0052]圖2為本發(fā)明的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置的實(shí)施例二的示意圖，本實(shí)施例的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步更加詳細(xì)地介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖2所示，本實(shí)施例的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置，進(jìn)一步可以包括通信模塊50和顯示模塊60。
[0053]該裝置還包括通信模塊50和顯示模塊60:
[0054]通信模塊50，配置為控制模塊40與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；
[0055]顯示模塊60，配置為顯示檢測(cè)處理模塊30對(duì)痕量氣體污染物的檢測(cè)結(jié)果。
[0056]進(jìn)一步地，控制模塊40具體包括微控制器401、第一優(yōu)化模塊402和第二優(yōu)化模塊403；
[0057]微控制器401，配置為向光源生成模塊10和檢測(cè)處理模塊30發(fā)送控制信號(hào)；
[0058]第一優(yōu)化模塊402，配置為在檢測(cè)處理模塊30的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度和占空比，以優(yōu)化光源的發(fā)光效率；
[0059]第一優(yōu)化模塊402主要用于調(diào)節(jié)光源生成模塊10的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度和占空比，來優(yōu)化光源的發(fā)光效率。
[0060]第二優(yōu)化模塊403，通過參考通道202的數(shù)據(jù)處理以及改變光源的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來降低污染物監(jiān)測(cè)裝置的本底噪聲。
[0061]第二優(yōu)化模塊403主要用于通過對(duì)樣品池模塊20的參考通道202進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以及改變光源的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來降低本實(shí)施例的檢測(cè)裝置的本底噪聲，以提高本實(shí)施例的檢測(cè)裝置的信噪比。
[0062]需要說明的是，第二優(yōu)化模塊403的工作原理為:I，調(diào)整紅外光源的驅(qū)動(dòng)電流，并觀測(cè)光電檢測(cè)器301上的等效幅度噪聲，以確定最優(yōu)的信噪比；2，采用參考信道來降低本底噪聲;3，通過提高積分時(shí)間來提高信噪比。
[0063]進(jìn)一步地，光源生成模塊10具體包括光源調(diào)制模塊101、光源驅(qū)動(dòng)模塊102、紅外光源103和濾光設(shè)備104:
[0064]紅外光源103，配置為發(fā)生紅外光。
[0065]由于紅外光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，便于人工控制，因?yàn)楸緳z測(cè)裝置采用紅外光進(jìn)行分析。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，現(xiàn)在大多數(shù)的光譜儀也都為紅外光譜儀，例如，傅里葉變換紅外光譜儀，但隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在也出現(xiàn)以其他的光譜儀，從理論上講，本發(fā)明的光源生成模塊10可以生成其他波長(zhǎng)的光，用于對(duì)待測(cè)樣品的成分進(jìn)行檢測(cè)。
[0066]光源驅(qū)動(dòng)模塊102，配置為向紅外光源103發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)紅外光源103發(fā)生紅外光。
[0067]具體地，紅外光源103不能自行發(fā)光，而需要在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下，才能生成紅外光，因此本實(shí)施例的光源生成模塊10設(shè)置有光源驅(qū)動(dòng)模塊102，以向紅外光源103發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅外光源103生成紅外光。
[0068]進(jìn)一步地，光源驅(qū)動(dòng)模塊102包括恒流驅(qū)動(dòng)或者脈沖恒流驅(qū)動(dòng)源。
[0069]光源調(diào)制模塊101，配置為對(duì)所發(fā)生的紅外光進(jìn)行調(diào)制，以輸出預(yù)設(shè)頻率的紅外光。
[0070]具體地，光源調(diào)制模塊101對(duì)紅外光源103生成的光進(jìn)行調(diào)制，以輸出不同頻率的紅外光，以便于本實(shí)施例的檢測(cè)裝置的檢測(cè)，同時(shí)，光源調(diào)制模塊101還用于降低低頻噪聲所引入的干擾。
[0071]濾光設(shè)備104，配置為過濾調(diào)制后的紅外光。
[0072]具體地，由于紅外光源103所生成的紅外光中包括有多個(gè)波長(zhǎng)的光，因此，設(shè)置濾光設(shè)備104可以濾除掉不必要的波長(zhǎng)的光，而僅保留需要的波長(zhǎng)的紅外光，以保證過濾后的紅外光的光譜較窄，從而降低其他光譜所引入的干擾。本實(shí)施例的濾光設(shè)備104包括濾光片。
[0073]進(jìn)一步地，的樣品池模塊20具體包括分束器201、參考通道202、樣品通道203和匯聚透鏡204。
[0074]具體地，分束器201，配置為將過濾后的一束紅外光分成兩路，并分別射入?yún)⒖纪ǖ?02和樣品通道203中。
[0075]參考通道202，配置為存儲(chǔ)預(yù)設(shè)濃度的參考樣品，并使紅外光通過預(yù)設(shè)濃度的參考樣品；
[0076]樣品通道203，配置為存儲(chǔ)待測(cè)樣品，并使紅外光通過待測(cè)樣品；
[0077]根據(jù)兩束紅外光通過參考通道202和樣品通道203后的光路變化情況，并對(duì)兩束紅外光的光路變化情況進(jìn)行比對(duì)，從而可以獲得樣品通道203內(nèi)的待測(cè)樣品中的痕量氣體染染物的含量。
[0078]本實(shí)施例的樣品池模塊20還包括匯聚透鏡204，該匯聚透鏡204配置為將通過參考樣品和待測(cè)樣品的紅外光進(jìn)行匯聚。
[0079]由于由參考通道202和樣品通道203射出的紅外光雖然光路發(fā)生變化，但是由于現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)光的認(rèn)識(shí)程度還沒有達(dá)到對(duì)電的認(rèn)識(shí)程度，因此目前對(duì)光的分析過程一般為，先將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，再由電子線路對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大處理，再還原來原來的光信號(hào)。這里為使紅外光能夠射入檢測(cè)處理模塊30進(jìn)行檢測(cè)，在參考通道202和樣品通道203的光的出射方向處設(shè)置有匯聚透鏡204，以使紅外光射入檢測(cè)處理模塊30。
[0080]進(jìn)一步地，檢測(cè)處理模塊30具體包括光電檢測(cè)器301、跨阻放大模塊302、信號(hào)預(yù)處理模塊303、信號(hào)采集模塊304和信號(hào)處理模塊305。
[0081]具體地，光電檢測(cè)器301，配置為將匯聚的紅外光轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。光電檢測(cè)器301采用分時(shí)工作方式，也就是說，光電檢測(cè)器301分別在不同的時(shí)刻來采集光信號(hào)，以用于后續(xù)分析。本實(shí)施例中只設(shè)置一個(gè)光電檢測(cè)器301，以避夠不同檢測(cè)器之間存在差異性而造成的檢測(cè)不精確。另外，本實(shí)施例可以直接使用現(xiàn)有技術(shù)的光電檢測(cè)器301，例如，光電僧增管、熱電探測(cè)器、光電二極管等光電檢測(cè)器301。
[0082]跨阻放大模塊302，配置為將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
[0083]信號(hào)預(yù)處理模塊303，配置為電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和變換。
[0084]具體地，為了后續(xù)步驟中能夠?qū)﹄娦盘?hào)進(jìn)行高精度的采樣和提高整個(gè)檢測(cè)裝置的信噪比，此處需要信號(hào)預(yù)處理模塊303對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和變換，以去除無用信號(hào)，保留有用信號(hào)。由于待測(cè)氣體中除痕量氣體污染物外，還包含有大量的其他氣體，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和變化后，支除了對(duì)于其他氣體的信息，而僅保留關(guān)于痕量氣體污染物的信號(hào)，便于提高測(cè)量精度。
[0085]信號(hào)采集模塊304，配置為將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。
[0086]信號(hào)處理模塊305，配置為將光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并將處理后的結(jié)果發(fā)送至控制模塊40。
[0087]需要說明的是，采樣的光信號(hào)進(jìn)行處理的過程與驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送激勵(lì)信號(hào)同步進(jìn)行，以提取待測(cè)氣體的濃度信息。
[0088]進(jìn)一步地，信號(hào)采集模塊304包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0089]進(jìn)一步地，信號(hào)處理模塊305包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或者數(shù)字信號(hào)處理器。
[0090]本實(shí)施例的痕量氣體污染物的檢測(cè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)痕量氣體污染物的高靈敏度檢測(cè)，下面結(jié)合圖2介紹本發(fā)明裝置的工作原理。如圖2所示，本裝置包括通信模塊50、顯示模塊60、控制模塊40、光源生成模塊10、樣品池模塊20、檢測(cè)處理模塊30?？刂颇K40控制整個(gè)裝置的光源控制以及光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，第一優(yōu)化模塊402和第二優(yōu)化模塊403在主控模塊40的控制下，通過調(diào)節(jié)光源的頻率和占空比以及驅(qū)動(dòng)光電流，來提高本發(fā)明的裝置的檢測(cè)信噪比。
[0091]光源生成模塊10包括光源調(diào)制模塊101、光源驅(qū)動(dòng)模塊102、紅外光源103和濾光設(shè)備104。紅外光源103在光源調(diào)制模塊101和光源驅(qū)動(dòng)模塊102的工作作用下驅(qū)動(dòng)光源按指定頻率和幅度進(jìn)行發(fā)光。第一優(yōu)化模塊402和信第二優(yōu)化模塊403均是在主控模塊40的控制下對(duì)光源調(diào)制模塊101和光源驅(qū)動(dòng)模塊102進(jìn)行優(yōu)化。
[0092]紅外光經(jīng)分束器201分成兩束紅外光，一束紅外光經(jīng)過參考通道202和匯聚透鏡204進(jìn)入光電檢測(cè)器301，另一束紅外光經(jīng)過樣品通道203和匯聚透鏡204進(jìn)入光電檢測(cè)器301。光電檢測(cè)器301與光源驅(qū)動(dòng)模塊102同步，分時(shí)轉(zhuǎn)換兩束光，獲得電流信號(hào)。電流信號(hào)經(jīng)跨阻放大模塊302轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理模塊303進(jìn)行濾波和差分變換，并發(fā)送至到信號(hào)采集模塊304進(jìn)行轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，信號(hào)處理模塊305是對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，從而獲得與氣體濃度相關(guān)的數(shù)值，并發(fā)送至主控模塊40;主控模塊40將此檢測(cè)的氣體濃度信息通過通信模塊50發(fā)送至顯示模塊60，以使顯示模塊60顯示檢測(cè)結(jié)果。
[0093]本實(shí)施例的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置，從提高光強(qiáng)和降低本底噪聲兩個(gè)方面提高了檢測(cè)裝置的檢測(cè)靈敏度;而且本實(shí)施例的檢測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人值守，方便操作；同時(shí)，本實(shí)施例的檢測(cè)裝置還可以應(yīng)用于在大氣環(huán)境、環(huán)境化學(xué)、氣候變化以及工業(yè)過程控制等技術(shù)領(lǐng)域。
[0094]圖3為本發(fā)明的痕量氣體污染物檢測(cè)方法的實(shí)施例一的流程圖，如圖3所示，本實(shí)施例的痕量氣體污染物檢測(cè)方法，具體可以包括如下步驟:
[0095]SI，根據(jù)所接收的第一控制信號(hào)，生成紅外光；
[0096]S2，基于參考樣品和待測(cè)樣口，對(duì)紅外光進(jìn)行光路整形；
[0097]S3，將整形后的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理。本實(shí)施例的痕量氣體污染物檢測(cè)方法，通過采用上述步驟對(duì)痕量氣體污染物進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制與上述圖1所示實(shí)施例的痕量氣體污染物檢測(cè)裝置的實(shí)現(xiàn)機(jī)制相同，詳細(xì)可以參考上述圖1所示實(shí)施例的記載，在此不再贅述。
[0098]以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種痕量氣體污染物檢測(cè)裝置，其特征在于，包括光源生成模塊、樣品池模塊、檢測(cè)處理模塊和控制模塊； 所述光源生成模塊，配置為生成紅外光； 所述樣品池模塊，配置為基于參考樣品和待測(cè)樣品，對(duì)所述紅外光進(jìn)行光路整形； 所述檢測(cè)處理模塊，配置為對(duì)整形后的紅外光進(jìn)行檢測(cè)處理； 所述控制模塊，配置為向所述光源生成模塊和所述檢測(cè)處理模塊發(fā)送包含有優(yōu)化信息的控制信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括通信模塊和顯示模塊: 所述通信模塊，配置為所述控制模塊與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信； 所述顯示模塊，配置為顯示所述檢測(cè)處理模塊對(duì)所述痕量氣體污染物的檢測(cè)結(jié)果。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊具體包括微控制器、第一優(yōu)化模塊和第二優(yōu)化模塊； 微控制器，配置為向所述光源生成模塊和所述檢測(cè)處理模塊發(fā)送控制信號(hào)； 第一優(yōu)化模塊，配置為在所述檢測(cè)處理模塊的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度和占空比，以優(yōu)化光源的發(fā)光效率； 第二優(yōu)化模塊，通過參考通道的數(shù)據(jù)處理以及改變光源的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來降低污染物監(jiān)測(cè)裝置的本底噪聲。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光源生成模塊具體包括光源調(diào)制模塊、光源驅(qū)動(dòng)模塊、紅外光源和濾光設(shè)備: 所述紅外光源，配置為發(fā)生紅外光； 所述光源驅(qū)動(dòng)模塊，配置為向所述紅外光源發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)所述紅外光源發(fā)生紅外光； 所述光源調(diào)制模塊，配置為對(duì)所發(fā)生的所述紅外光進(jìn)行調(diào)制，以輸出預(yù)設(shè)頻率的紅外光； 所述濾光設(shè)備，配置為過濾調(diào)制后的所述紅外光。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述光源驅(qū)動(dòng)模塊包括恒流驅(qū)動(dòng)或者脈沖恒流驅(qū)動(dòng)源。6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述的樣品池模塊具體包括分束器、參考通道、樣品通道和匯聚透鏡: 分束器，配置為將所述過濾后的紅外光分成兩路，并分別射入所述參考通道和所述樣品通道中； 參考通道，配置為存儲(chǔ)預(yù)設(shè)濃度的參考樣品，并使所述紅外光通過預(yù)設(shè)濃度的參考樣品; 樣品通道，配置為存儲(chǔ)待測(cè)樣品，并使所述紅外光通過所述待測(cè)樣品； 匯聚透鏡，配置為將通過所述參考樣品和所述待測(cè)樣品的紅外光進(jìn)行匯聚。7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述檢測(cè)處理模塊具體包括光電檢測(cè)器、跨阻放大模塊、信號(hào)預(yù)處理模塊、信號(hào)采集模塊和信號(hào)處理模塊； 所述光電檢測(cè)器，配置為將匯聚的紅外光轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)； 跨阻放大模塊，配置為將所述電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)； 信號(hào)預(yù)處理模塊，配置為所述電壓信號(hào)進(jìn)行濾波和變換； 信號(hào)采集模塊，配置為將所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)； 信號(hào)處理模塊，配置為將所述光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并將處理后的結(jié)果發(fā)送至所述控制豐吳塊。8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)采集模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列或者數(shù)字信號(hào)處理器。10.一種痕量氣體污染物檢測(cè)方法，其特征在于，包括: 根據(jù)所接收的第一控制信號(hào)，生成紅外光； 基于參考樣品和待測(cè)樣口，對(duì)所述紅外光進(jìn)行光路整形； 將所述整形后的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理。
【文檔編號(hào)】G01N21/3504GK105911010SQ201610408227
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】黃亦謙
【申請(qǐng)人】北京千安哲信息技術(shù)有限公司