[实用新型]一种高灵敏度的气体测量装置

说明书

本实用新型公开了一种高灵敏度的气体测量装置，包括：光源组件、光学谐振腔、光信号接收模块、电信号处理模块、数据采集计算模块和气路组件；光源组件作为气体测量装置的探测光源；光学谐振腔作为气体测量装置的气体吸收池，包括PFA管、设置于PFA管两侧端面用于密封的高反射率透镜、设置于PFA管上的两个气孔；光信号接收模块作为光信号的检测器件，包括滤光片和探测器；电信号处理模块包括处理电路和锁相放大器，用于电流转换和放大解调；数据采集计算模块用于信号采集和计算；气路组件包括气体过滤器、三通电磁阀、粒子过滤器、质量流量计和微型隔膜泵。本实用新型的气体测量装置，设备体积小、成本低、时间响应快、探测精度高。

技术领域

本实用新型涉及气体测量技术领域，尤其是一种高灵敏度的气体测量装置。

背景技术

目前大气污染物的种类很多，根据其存在的状态，可以概括为气态污染物和气溶胶状态污染物。气态污染物的种类多，主要分为5个方面：以SO₂为主的含硫化合物、以NO和NO₂为主的含氮化合物、碳氢化合物、碳的氧化物和卤素化合物等。以二氧化氮为例，二氧化氮主要来源于生物质和化石燃料燃烧、交通运输排放、工业生产等过程，是对流层大气中重要的污染物，也是形成臭氧、酸沉降和二次颗粒过程中最重要的分子之一，因此确定大气中二氧化氮浓度变化对大气化学研究和改善人类生存环境具有重要意义。

过去的几十年里，发展了很多技术用于气体测量，以测量气体中待测成分的浓度，现有的气体测量装置存在时间响应长，价格昂贵，设备体积较大，探测精度低的问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种高灵敏度的气体测量装置，设备体积小、成本低、时间响应短、探测精度高。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，包括：

一种高灵敏度的气体测量装置，包括：光源组件、光学谐振腔、光信号接收模块、电信号处理模块、数据采集计算模块；

所述光源组件包括用于发射探测光的激光器；所述激光器发射的探测光入射进所述光学谐振腔；

所述光学谐振腔用于盛装气体；所述光学谐振腔包括PFA管，所述PFA管的两侧端面分别设有用于密封的高反射率透镜，即第一高反射率透镜和第二高反射率透镜，探测光从第一高反射率透镜入射；所述PFA管的上设有两个气孔，即进气口和出气口；

所述光信号接收模块作为光信号的检测器件；所述光信号接收模块接收所述第二高反射率透镜出射的光并转换为电信号，即生成探测信号；所述光信号接收模块与电信号处理模块连接，将探测信号传输至电信号处理模块；

所述电信号处理模块包括锁相放大器；所述锁相放大器用于对探测信号进行解调，得到解调后的信号；所述电信号处理模块与数据采集计算模块连接，将探测信号和解调后的信号均传输至数据采集计算模块；

所述数据采集计算模块包括数据采集卡和计算机；所述数据采集卡用于信号采集，并输入进所述计算机，所述计算机用于进行计算和存储。

进一步地，还包括气路组件；

所述气路组件包括沿气体传输方向依次设置的气体过滤器、三通电磁阀、粒子过滤器、质量流量计和微型隔膜泵；所述气体过滤器用于滤除样气中的待测成分得到背景气；所述三通电磁阀一侧输入口连接样气，另一侧输入口连接所述气体过滤器；所述三通电磁阀的常开口即输出口连接所述粒子过滤器，所述粒子过滤器用于去除气体中存在的气溶胶颗粒；所述粒子过滤器的输出口连接所述光学谐振腔的进气口，过滤后的气体依次流经所述光学谐振腔的进气口和出气口；所述光学谐振腔的出气口连接所述质量流量计的输入口，所述质量流量计用于控制出气口的流速大小；所述质量流量计的输出口与所述微型隔膜泵的输入口连接；所述微型隔膜泵作为动力源，用于所述光学谐振腔内气体的置换。

进一步地，所述激光器的输出端沿光传播方向依次设置光学隔离器和小孔光阑。