[发明专利]基于光声光谱技术的甲醛气体浓度实时检测系统和方法

权利要求书

1.一种基于光声光谱技术的甲醛气体浓度实时检测系统，其特征在于，包括：红外光源、斩波器、光声池、滤波片、声信号采集单元和声信号处理单元；红外光源、斩波器以及滤波片依次连接；声信号采集单元放置在光声池内腔,声信号采集单元和声信号处理单元连接，光声池面向红外光源的侧面设置有氟化钙镜片；红外光源、斩波器、滤波片和氟化钙镜片在同一水平轴线；

声信号采集单元，用于采集气体吸收激光后产生的周期性压力波动信号，并将压力波动信号转化为电信号；

声信号处理单元，用于处理电信号，将处理后的电信号和预先生成的电信号-甲醛气体浓度标准曲线进行对比，得到待测气体的甲醛气体浓度。

2.根据权利要求1所述的基于光声光谱技术的甲醛气体浓度实时检测系统，其特征在于，声信号采集单元为极柱体微音器或压电陶瓷传声器。

3.根据权利要求1所述的基于光声光谱技术的甲醛气体浓度实时检测系统，其特征在于，声信号处理单元包括依次连接的放大单元、单片机以及LCD显示屏，放大单元包括：第一级放大器U1、第二级放大器U2、负电源转换芯片U3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、滑动电阻RP1、滑动电阻RP2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、二极管D1和二极管D2；

第一级放大器U1的+IN端、-IN端通过接口H1和声信号采集单元连接，第一级放大器U1的RG/2端通过电阻R1和RG端连接，第一级放大器U1的-IN端通过电阻R2连接至地，第一级放大器U1的+IN端通过电阻R3连接至地，第一级放大器U1的-VS端通过电容C9连接至地，第一级放大器U1的+VS端和+5V电源端连接，第一级放大器U1的OUTPUT端依次通过电阻R4、电容C1连接至地，第一级放大器U1的REF端连接至地；电阻R5的另一端通过电容C2连接至地，电阻R5的另一端还通过电阻R7和滑动电阻RP1的滑动端连接，电阻R5的另一端还和第二级放大器U2的输出端连接，第二级放大器U2的负向输入端和单片机连接,第二级放大器U2的负向输入端还通过电容C6和第二级放大器U2的正向输入端,第二级放大器U2的负向输入端还通过滑动电阻RP2和第二级放大器U2的正向输入端,滑动电阻RP2的滑动端和第二级放大器U2的正向输入端,第二级放大器U2的正向输入端通过电阻R8连接至地，第二级放大器U2的接地端连接至地，第二级放大器U2的电源端和+5V电源端连接，负电源转换芯片U3的NC端、CAP+均通过电容C8和CAP-端,负电源转换芯片U3的接地端连接至地，负电源转换芯片U3的V+端和+5V电源端连接，负电源转换芯片U3的OSC端、LV端、VOUT端均连接至地，负电源转换芯片U3的VOUT端还依次通过电阻R9、二极管D1、二极管D2、电阻R6和+5V电源端连接，二极管D1的负极还连接至地。

4.根据权利要求3所述的基于光声光谱技术的甲醛气体浓度实时检测系统，其特征在于，单片机U4的P1.1/ADC1和第二级放大器U2的负向输入端连接，单片机U4还和显示屏LCD1连接。

5.根据权利要求1所述的基于光声光谱技术的甲醛气体浓度实时检测系统，其特征在于，光声池包括光声腔和气体发生腔，气体发生腔为立方体，光声腔包括第一圆柱体和第二圆柱体，第一圆柱体和第二圆柱体垂直设置且连通，声信号采集单元设置在第一圆柱体和第二圆柱体交叉处，第一圆柱体的下端和气体发生腔连通，第一圆柱体的侧面的入光面设置有氟化钙镜片，气体发生腔，用于放置待测物体。

6.根据权利要求5所述的基于光声光谱技术的甲醛气体浓度实时检测系统，其特征在于，气体发生腔的底部设置加热层，待测物体放置在加热层上。

7.根据权利要求3所述的基于光声光谱技术的甲醛气体浓度实时检测系统，其特征在于，还包括：供电电路；供电电路和放大单元、声信号采集单元均连接，供电电路包括直流电源，直流电源为直流稳压电源。