[发明专利]一种氨气检测装置及方法

说明书

本发明公开一种氨气检测装置及方法。该检测装置包括：光源、机械斩波器、滤光片、光声池、微音器和单片机；光源发出的光束依次经过机械斩波器和滤光片，到达光声池；机械斩波器用于对光束进行调制，产生周期性调制光强；滤光片用于对光束进行过滤，滤光片的中心波长为2.248μm，为氨气吸收带对应的中心波长；光声池包括进口和出口，待测气体通过进口进入光声池，检测完成后，光声池中的气体通过出口排出；微音器置于光声池的侧壁，微音器的信号输出端与单片机的信号输入端连接，单片机用于根据微音器的电压输出值确定待测气体中氨气的浓度。采用本发明的检测装置或方法，可以实现对气体的实时检测，且检测装置不易受到污染，检测的准确度高。

技术领域

本发明涉及气体检测领域，特别是涉及一种氨气检测装置及方法。

背景技术

畜禽养殖是氨气排放大户，而这些氨气在与二氧化硫、氮氧化物的氧化产物反应后，生成硝酸铵或硫酸铵，这些产物是PM2.5的重要来源。氨气是一种有毒、无色、有强烈刺激性臭味的气体。氨气主要来自畜禽排泄的粪便、尿液，如果任之排放，对环境危害十分严重，因此必须经过回收再利用的处理，尽可能将粪尿中的生物质消耗掉，以降低环境风险。而且氨气进入呼吸道可引起咳嗽、气管炎、呼吸困难、窒息等症状，会降低动物对感染的抵抗力，家畜如果长期处于低浓度的氨气中，对结核病和其他传染病的抵抗力显著减弱。有报道指出，氨气对畜禽产生影响的起始浓度是19mg/m3，而当浓度达到76mg/m3时对生长性能的影响非常明显，所以氨气不仅对环境造成污染，而且对养殖业也有较大破坏。目前，在畜禽舍内的氨气含量一般少则达10到30ppm，多则达100ppm，国家无公害养殖标准规定猪舍内氨气浓度<25mg/m3。因此，如何控制畜禽舍内氨气的浓度，已成为养殖业是否盈利的一个关键控制点。

氨气传感器是目前市场上通用的氨气成分检测传感器，传感器的缺点是容易受到污染，检测性能和准确性会随着时间逐渐衰减，因此，应用氨气传感器检测养殖场内的氨气含量，由于污染和时间导致检测性能低、准确度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种氨气检测装置及方法，以提高检测性能，提高检测结果的准确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种氨气检测装置，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。