[发明专利]一种氨气检测装置及方法

权利要求书

1.一种氨气检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：光源、机械斩波器、滤光片、光声池、微音器和单片机；所述光源发出的光束依次经过所述机械斩波器和所述滤光片，到达所述光声池；

所述机械斩波器用于对所述光束进行调制，产生周期性调制光强；

所述滤光片用于对所述机械斩波器调制后的光束进行过滤，所述滤光片的中心波长为2.248μm，为氨气吸收带对应的中心波长；

所述光声池包括进口和出口，待测气体通过所述进口进入所述光声池，检测完成后，所述光声池中的气体通过出口排出；

所述微音器置于所述光声池的侧壁，所述微音器的信号输出端与所述单片机的信号输入端连接，所述单片机用于根据所述微音器的电压输出值确定所述待测气体中氨气的浓度。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述光源为氮化硅材料的热辐射宽带光源，所述检测装置还包括椭圆准直镜，所述椭圆准直镜置于所述光源的上方，用于将所述光源的光线准直为平行光束。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述滤光片包括第一滤光孔、第二滤光孔、第三滤光孔和第四滤光孔，所述第一滤光孔的中心波长为2.248μm，为氨气吸收带对应的中心波长；所述第二滤光孔的中心波长为4.7μm，为水汽吸收带对应的中心波长；所述第三滤光孔的中心波长为1.6μm，为二氧化碳吸收带对应的中心波长；所述第四滤光孔的中心波长为7.46μm，为甲烷吸收带对应的中心波长。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述光声池为圆柱形，所述光声池的顶部包括窗片，光束从所述窗片的窗口进入到达所述光声池内部，所述光声池采用非共振工作模式。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述微音器的个数为2个，两个所述微音器之间采用差分方式放大声音信号。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括两级放大电路，所述两级放大电路中一级放大电路与两个所述微音器连接，采用差分方式放大所述声音信号；所述两级放大电路中二级放大电路为锁相放大电路，所述二级放大电路与所述一级放大电路连接，所述二级放大电路用于获取所述声音信号对应的电压值。

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括第一电磁阀、第二电磁阀和电机，所述第一电磁阀与所述进口处的进气气路连接，所述进气气路上还连接有所述电机，用于将待测气体抽入所述光声池中；所述第二电磁阀与所述出口处的出气气路连接，用于将所述光声池中的气体排出。

8.一种氨气检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

获取检测装置中微音器输出的电压值信号；所述检测装置包括：光源、机械斩波器、滤光片、光声池、微音器和单片机；所述光源发出的光束依次经过所述机械斩波器和所述滤光片，到达所述光声池；所述机械斩波器用于对所述光束进行调制，产生周期性调制光强；所述滤光片用于对所述机械斩波器调制后的光束进行过滤，所述滤光片的中心波长为2.248μm，为氨气吸收带对应的中心波长；所述光声池包括进口和出口，待测气体通过所述进口进入所述光声池，检测完成后，所述光声池中的气体通过出口排出；所述微音器置于所述光声池的侧壁，所述微音器的信号输出端与所述单片机的信号输入端连接；

获取待测气体中的氨气、水汽、二氧化碳和甲烷的比例系数；

获取所述待测气体中水汽、二氧化碳和甲烷的浓度；

根据公式获得所述待测气体中氨气的浓度其中u为所述微音器输出的电压值，a为所述待测气体中氨气的比例系数，b为所述待测气体中水汽的比例系数，c为所述待测气体中二氧化碳的比例系数，d为所述待测气体中氨气的比例系数，为所述待测气体中水汽的浓度，为所述待测气体中二氧化碳的浓度，为所述待测气体中甲烷的浓度。