[发明专利]多元混合气体中氢气浓度的检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种多元混合气体中氢气浓度的检测装置，其特征在于，包含声学气室、压强控制模块、超声波发射模块、接收模块和信号处理模块，超声波发射模块、接收模块设置在声学气室中，声学气室上设置2个开孔，其中一个为进气口，与配气模块连接，另一个为出气口，与压强控制模块连接，压强控制模块用于声学气室内的压强调节，压强值范围在1kPa～100kPa，接收模块接收超声波并测量在声学气室内的脉冲传输时间，信号处理模块对其进行处理得出超声波的传播速度。

2.根据权利要求1所述的多元混合气体中氢气浓度的检测装置，其特征在于，接收模块还用于接收超声波并得到其在声学气室内的幅值的频谱，信号处理模块对其进行处理得出超声波的声衰减值。

3.根据权利要求2所述的多元混合气体中氢气浓度的检测装置，其特征在于，接收模块包含放大电路、滤波电路、过零比较电路、整形电路，经过声学气室的声波信号在经过这些电路后转化为正弦信号，通过读取该正弦信号的峰值变化得到超声波的衰减，通过读取计时器的计数值得到超声波在声学气室内的传输时间。

4.根据权利要求1或2所述的多元混合气体中氢气浓度的检测装置，其特征在于，超声波发射模块发射8个方波信号，经过处理后变成正弦波驱动超声波换能器发射。

5.根据权利要求1或2所述的多元混合气体中氢气浓度的检测装置，其特征在于，还包括计时器，记录超声波从超声波发射模块到接收模块的时间，计时器的输出端与接收模块连接，压强控制模块为真空泵，声学气室为圆柱体，截面直径2cm，高5cm-8cm，声学气室的侧面上设有两个开孔。

6.根据权利要求1或2所述的多元混合气体中氢气浓度的检测装置，其特征在于，还包括温度传感器，设置在声学气室内，其采集的温度信号传送到信号处理系统，通过线性补偿算法消除温度漂移对氢气浓度测量值的影响。

7.一种基于权利要求1的多元混合气体中氢气浓度检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤一，将声学气室的进气口与配气模块连接进行进气，声学气室的出气口与压强控制模块连接，使用压强控制模块对声学气室内的压强进行调节，将压强值范围保持在1kPa～100kPa；步骤二，超声波发射模块在声学气室中发射超声波；步骤三，接收模块接收超声波在声学气室内的脉冲传输时间，信号处理模块对其进行处理得出超声波的传播速度；步骤四，根据气体浓度与声速的对应关系计算出混合气体中各组分气体的相应浓度，实现二元混合气体中氢气浓度的检测。

8.根据权利要求7所述的多元混合气体中氢气浓度的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤五，接收模块接收超声波并得到其在声学气室内传播的幅值的频谱，信号处理模块对其进行处理得出超声波的声衰减值，实现三元混合气体中氢气浓度的检测。

9.根据权利要求8所述的多元混合气体中氢气浓度的检测方法，其特征在于，接收模块包含放大电路、滤波电路、过零比较电路、整形电路，经过声学气室的声波信号在经过这些电路后转化为正弦信号，通过读取该正弦信号的峰值变化得到超声波的衰减，通过读取计时器的计数值得到超声波在声学气室内的传输时间，超声波发射模块发射8个方波信号，经过处理后变成正弦波驱动超声波换能器发射。

10.根据权利要求8所述的多元混合气体中氢气浓度的检测方法，其特征在于，还包括计时器，记录超声波从超声波发射模块到接收模块的时间，计时器的输出端与接收模块连接，压强控制模块为真空泵，声学气室为圆柱体，截面直径2cm，高5cm-8cm，声学气室的侧面上设有两个开孔，还包括温度传感器，设置在声学气室内，其采集的温度信号传送到信号处理系统，通过线性补偿算法消除温度漂移对氢气浓度值的影响。