[发明专利]多种参数补偿的小型化气体检测装置和检测系统

权利要求书

1.一种多种参数补偿的小型化气体检测装置，其特征在于，包括支撑外壳和设置在支撑外壳中的气体测量及信息处理模块、控制器以及显示模块；

所述气体测量及信息处理模块，与所述控制器连接，用于对现场待测气体通过吸收光谱分析法进行实时检测，得到待测气体的气体测量浓度、温度以及压力；并将所述气体测量浓度、温度以及压力发送至所述控制器；

所述控制器，与所述显示模块连接，用于接收所述气体测量浓度、温度以及压力，并根据所述温度和压力利用多普勒线宽算法对所述气体测量浓度进行补偿，得到气体浓度；并将所述气体浓度传输至所述显示模块进行显示。

2.如权利要求1所述的多种参数补偿的小型化气体检测装置，其特征在于，所述气体测量及信息处理模块包括可调谐激光器、光电探测器、反射镜、气室、传感器、传感器驱动单元、数据采集单元以及信号处理单元；

所述气室上开设有注入待测气体的气窗，所述可调谐激光器、反射镜、光电探测器、传感器均设置在所述气室中；

所述光电探测器，与所述传感器驱动单元连接，用于采集由所述可调谐激光器发出的并经过所述反射镜发射的激光信号，并将所述激光信号传输至所述传感器驱动单元；

所述传感器，与所述传感器驱动单元连接，用于采集气室内的温度信息和压力信息，并将所述温度信息和压力信息传输至所述传感器驱动单元；

所述传感器驱动单元，与所述数据采集单元连接，用于给所述传感器和光电探测器提供稳定的工作电压，接收所述激光信号、温度信息以及压力信息并放大，将放大后的所述激光信号、温度信息以及压力信息传输至所述数据采集单元；

所处数据采集单元，与所述信号处理单元连接，用于将放大后的所述激光信号、温度信息以及压力信息进行A/D转换，并将转换后的所述激光信号、温度信息以及压力信息传输至所述信号处理单元；

所述信号处理单元，用于接收转换后的所述激光信号、温度信息以及压力信息，并采用对激光信号、温度信息以及压力信息进行数字滤波处理，得到温度和压力；再根据数字滤波处理后的对激光信号利用吸收光谱分析法解算待测气体的气体浓度，得到气体测量浓度；将所述气体测量浓度、温度以及压力发送至所述控制器。

3.如权利要求2所述的多种参数补偿的小型化气体检测装置，其特征在于，所述吸收光谱分析法计算输出光功率I(v)的公式为：

I(v)＝I₀(v)exp[-α(v)CL]；

式中，v为气体特征吸收光谱的中心频率；I₀(v)为输入光功率；L为待测气体吸收光路长度；α(v)为气体在激光光源频率v的光吸收系数；C为待测气体的气体测量浓度；

当-α(v)CL＜＜1时，经过验证二次谐波幅值与光强直流分量的比值I_2f/I₀与被测气体测量浓度具有规律的对应关系；

因此，获得气体测量浓度的计算公式

式中，k为常数；α₀为纯气体在吸收线中心的吸收系数。

4.如权利要求2所述的多种参数补偿的小型化气体检测装置，其特征在于，所述传感器包括压力传感器和温度传感器；

所述压力传感器，与所述传感器驱动单元连接，用于采集气室内的压力信息；

所述温度传感器，与所述传感器驱动单元连接，用于采集气室内的温度信息。

5.如权利要求2所述的多种参数补偿的小型化气体检测装置，其特征在于，所述气体测量及信息处理模块还包括激光驱动单元；

所述激光驱动单元，与所述可调谐激光器连接，用于控制所述可调谐激光器产生预设波长的稳定激光。

6.如权利要求1-5任一项所述的多种参数补偿的小型化气体检测装置，其特征在于，还包括无线通讯模块；

所述无线通讯模块，设置在所述支撑外壳表面，与所述控制器连接，用于使所述控制器与云服务器进行数据交互。

7.如权利要求6所述的多种参数补偿的小型化气体检测装置，其特征在于，还包括键盘阵列模块；

所述键盘阵列模块，与所述控制器连接，用于响应于操作者的操作产生控制指令，并将所述控制指令传输给所述控制器。