[发明专利]基于TDLAS的飞机气体灭火剂浓度测量系统及方法

说明书

本发明公开一种基于TDLAS的飞机气体灭火剂浓度测量系统及方法，该系统包括信号发生器、电流驱动器、温度控制器、量子级联激光器、合束器、He‑Ne激光器、通入待测气体的气体吸收池、碲镉汞MCT探测器、数据采集卡和上位机。与传统压差测量法相比，本发明不受背景气体的影响，具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等优点，可以实现更高精度的测量。本发明的应用范围还可以扩展到其他含C‑F键的气体浓度检测。

技术领域

本发明涉及气体检测及飞机防火技术领域，更具体地说，涉及一种基于TDLAS的飞机气体灭火剂浓度测量系统及方法。

背景技术

气体灭火剂浓度测量是飞机防火系统性能评估的一项重要实验，对于飞机防火系统的设计、验证和改进有着重要意义。

目前，气体灭火剂浓度测量主要采用压差测量法。压差测量法使用真空泵抽吸空气和气体灭火剂的混合物，该混合物通过多孔状限流塞产生一定的压差，进而利用差压传感器测量到的压差值计算混合物中灭火剂的浓度。

但是，压差测量法的选择性较差，在测量过程中容易受到背景气体影响，导致测量结果不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于TDLAS的飞机气体灭火剂浓度测量系统及方法，以解决压差测量法容易受到背景气体的干扰，导致测量结果不准确的问题。技术方案如下：

一种基于TDLAS的飞机气体灭火剂浓度测量系统，包括：信号发生器、电流驱动器、温度控制器、量子级联激光器、合束器、He-Ne激光器、通入待测气体的气体吸收池、碲镉汞MCT探测器、数据采集卡和上位机，所述待测气体为飞机气体灭火剂三氟溴甲烷或者五氟乙烷或者其他含C-F键的气体；其中，

所述量子级联激光器的出光口朝向所述合束器，并且所述量子级联激光器的出射光与所述合束器呈45°夹角；所述He-Ne激光器的出光口朝向所述合束器，并且所述He-Ne激光器的出射光与所述合束器呈45°夹角；所述气体吸收池的入光口朝向所述合束器；

所述信号发生器与所述电流驱动器相连，用于将低频锯齿波扫描信号输入至所述电流驱动器中；

所述电流驱动器与所述量子级联激光器连接，用于向所述量子级联激光器输入低频锯齿波扫描电流；

所述温度控制器与所述量子级联激光器连接，用于对所述量子级联激光器进行恒定温度控制，其中，所述恒定温度为预先设置的；

所述量子级联激光器，用于发射覆盖所述待测气体最强吸收线的红外光；

所述He-Ne激光器，用于发射波长为633mm的可见红光；

所述合束器，用于将所述红外光和所述可见红光耦合为入射测量光束；

所述MCT探测器与所述数据采集卡连接，用于测量所述气体吸收池出光口的出射测量光束的激光强度，并将所述激光强度转换为电压信号、经前置放大后传输至所述数据采集卡，所述出射测量光束为所述入射测量光束经所述气体吸收池吸收后得到的光束；

所述数据采集卡与所述上位机连接，用于将前置放大后的所述电压信号发送至所述上位机；

所述上位机，用于将前置放大后的所述电压信号进行反演计算，得到所述待测气体的浓度及变化曲线。

优选的，当所述待测气体为所述三氟溴甲烷时，所述待测气体最强吸收线位于1207.729cm^-1。

优选的，当所述待测气体为所述五氟乙烷时，所述待测气体最强吸收线位于1209.158cm^-1。

优选的，所述量子级联激光器的出光口设置有准直器；所述准直器采用以ZnSe为基底并增加了宽带增透膜的平凸透镜。