地震前兆现场汞气检测系统及其汞气检测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种地震前兆现场汞气检测系统及其汞气检测方法。汞气检测系统中的汞气检测装置包括设有气流通道及进气口和出气口的容器，气流通道中安装有汞检测传感器，汞检测传感器包括一微晶玻璃基片，微晶玻璃基片的正面有铬膜层，铬膜层上覆盖有金膜层，金膜层朝向气流通道，金膜层的左端和右端各有一个金焊盘，金焊盘和一检测电路相连。汞气检测方法为，带有汞气的样品气体流入汞气检测装置的进气口，流经气流通道，汞气被汞检测传感器的金膜层吸收，金膜层的电阻变化信号输送给检测电路，经检测电路处理，获得样品气体的汞气含量值。本发明专利技术不易受到干扰，测试结果可靠，测汞灵敏度高，比现有方法提高两个数量级，满足地震监测的需要。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。汞气检测系统中的汞气检测装置包括设有气流通道及进气口和出气口的容器，气流通道中安装有汞检测传感器，汞检测传感器包括一微晶玻璃基片，微晶玻璃基片的正面有铬膜层，铬膜层上覆盖有金膜层，金膜层朝向气流通道，金膜层的左端和右端各有一个金焊盘，金焊盘和一检测电路相连。汞气检测方法为，带有汞气的样品气体流入汞气检测装置的进气口，流经气流通道，汞气被汞检测传感器的金膜层吸收，金膜层的电阻变化信号输送给检测电路，经检测电路处理，获得样品气体的汞气含量值。本专利技术不易受到干扰，测试结果可靠，测汞灵敏度高，比现有方法提高两个数量级，满足地震监测的需要。【专利说明】
本专利技术涉及一种汞检测装置，尤其涉及一种灵敏度高、测试结果可靠的。
技术介绍
在热泉、断裂带或构造带(破碎带)，与地震活动有关的深部断裂带上都发现存在有汞气；地下核爆破及水压致裂试验表明，岩层瞬时加压和持续加压的过程中汞量变化最为明显、清晰。这些现象都说明，汞气浓度的增高与地震活动有关。汞具有很高的蒸气压。在深部条件下生成的汞蒸气，在强大的压力梯度和热力梯度作用下，其迁移沿断裂破碎带、断层面和开启的岩石孔隙向地表扩散。构造活动伴有应力及热力作用，使围岩受到强压、扭和错动摩檫，在此过程中与所接触的介质相互作用。定点或定期测量各种介质中汞量变化可了解构造的活动性，捕捉地震前兆信息，为地震预报提供依据。正是由于汞具有特殊的物理化学性质，特别是汞的挥发性、穿透性及对温度、压力变化的敏感性，决定了汞对地震反应的灵敏性。汞量测量方法目前使用冷原子吸收技术为基础进行汞量测量。汞气检测装置包括汞灯、单色器、吸收管、石英透镜和光电倍增管。汞灯产生2537人汞特征光，通过2537A单色器滤光，再通过吸收管，在可透过紫外线的石英透镜聚焦下，把特征光投射在光电倍增的光敏阴极上，当气态汞原子在此环境中对特征光进行吸收时，射在光敏阴极上的特征光发生微弱变化，光电倍增管把这一变化进行放大并转换成电量输出，实现化学量到电量的转换，完成汞浓度的测量。其基本原理是:任何一种元素的基态原子对同种元素发射的特征谱线具有选择吸收特性，即:`汞灯发射的2537A特征光会被被测气体中的汞原子选择性吸收，且在一定浓度范围内透射光强度和基态原子浓度成正比，根据其吸光度，可以确定被测样品的汞浓度。这一关系服从朗伯-比尔定律。但这种汞气检测装置及检测方法，存在以下不足:1.灵敏度较低，测量汞气的检出限为IX 10_ng汞，而地震前兆现场产生的汞气浓度远远低于这个检测限，因此，不能满足地震监测的需要；2.功耗大、重量和体积都比较大，不适合野外现场测定；3.水蒸汽、烟尘和有机气体对测定都会造成干扰；4.结构复杂，成本较高，不利于推广使用。
技术实现思路
本专利技术主要解决原有汞气检测装置及检测方法灵敏度较低，测量汞气的检出限为I X 10_ng汞，不能满足地震监测的需要的技术问题；提供一种，其测汞灵敏度高，比现有方法提高两个数量级，满足地震监测的需要。本专利技术同时解决原有汞气检测装置结构复杂，成本较高，还易受干扰的技术问题；提供一种地震前兆现场汞气检测系统，其结构简单，成本较低，不易受到干扰，测试结果可O本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:本专利技术的地震前兆现场汞气检测系统，包括汞气检测装置和检测电路，汞气检测装置包括设有气流通道及与气流通道连通的进气口和出气口的容器，气流通道中设有汞检测传感器，所述的汞检测传感器包括一微晶玻璃基片，微晶玻璃基片的正面设有一层铬膜层，铬膜层上覆盖有一层金膜层，金膜层朝向所述的气流通道，金膜层的左端和右端各有一个金焊盘，金焊盘和所述的检测电路相连。铬膜层、金膜层都是很薄的一层薄膜，金焊盘也很薄，都只有几百埃，都是在真空镀膜装置中用电子束蒸发源镀上的。地震前兆现场产生的气体(如断层气或冷泉、温泉水中脱出的气体)中带有汞气，带有汞气的样品气体进入汞气检测装置的进气口，流过气流通道，被金膜层的高纯金吸收。而当纯金中掺入杂质的时候，杂质原子代替原来金原子在晶格中的位置，或填入金原子晶格间隙，引起对电子的附加散射作用，从而产生附加电阻率，表现为电阻增大。在很薄(只有几百埃)的金膜层表面，吸附样品气体中的汞气以后，金膜层的电阻值就明显地增高，而且在10_13?10_7量级汞含量的范围内，金膜层的阻值变化与吸附汞量呈线性关系，因此，通过检测电路测量金膜层电阻的变化，就可以测定样品气体中汞气的含量。通过现场测得的汞气多少，可判断是否会有地震发生。本技术方案测汞灵敏度高，比现有方法提高两个数量级，达到1X10_13克汞，满足地震监测的需要。作为优选，所述的汞检测传感器的微晶玻璃基片的背面设有一层镍铬膜层，镍铬膜层的左端和右端各有一个金焊盘，金焊盘连接一通电加热电路。本技术方案中的镍铬膜层及与之相连的金焊盘，都是一层薄膜，也是在真空镀膜装置中用电子束蒸发源镀上的，厚度都只有几百埃。当汞检测传感器的金膜层上吸附住的汞到达饱和时，接通通电加热电路，对镍铬膜层进行通电加热，使吸附在金膜层上的汞得以释放，从而使汞检测传感器的金膜层回到初始状态，获得再生，以便进行下一次的汞检测。作为优选，所述的气流通道中设有汞参比传感器，汞参比传感器和所述的汞检测传感器面对面安装在所述的气流通道的顶面和底面，汞参比传感器和所述的检测电路相连。汞参比传感器能感受流过气流通道的样品气体的温度，并输出相应信号给检测电路，以对由汞检测传感器获得的汞含量进行温度补偿，并减少样品气体中水蒸汽对汞测量结果的干扰，进一步确保汞测量结果可靠。作为优选，所述的汞参比传感器包括一微晶玻璃基片，微晶玻璃基片的正面设有一层铬膜层，铬膜层上覆盖有一层金膜层，金膜层的左端和右端各有一个金焊盘，金膜层和金焊盘上覆盖有一层一氧化硅薄膜层，金焊盘和所述的检测电路相连。本技术方案中的铬膜层、金膜层、金焊盘和一氧化硅薄膜层，都是很薄的一层薄膜，都只有几百埃，也是在真空镀膜装置中用电子束蒸发源镀上的。一氧化硅薄膜层起到隔离作用，使金膜层无法吸附样品气体中的汞气，但是能感受样品气体的温度变化，这种变化转换成电信号输送给检测电路，以对由汞检测传感器获得的汞含量进行温度补偿，并减少样品气体中水蒸汽对汞测量结果的干扰，进一步确保汞测量结果的可靠性。作为优选，所述的检测电路包括电阻R1、电阻R2、放大器、单片机单元和显示单元，所述的汞检测传感器的一端及所述的汞参比传感器的一端均和直流电压V的正极相连，汞检测传感器的另一端和电阻Rl的一端相连，汞参比传感器的另一端和电阻R2的一端相连，电阻Rl的另一端及电阻R2的另一端均和直流电压V的负极相连，电阻Rl与汞检测传感器的并接点及电阻R2与汞参比传感器的并接点分别和所述的放大器的两个输入端相连，放大器的输出端和单片机单元的输入端相连，单片机单元的输出端和所述的显示单元相连。电阻R1、电阻R2和汞检测传感器、汞参比传感器组成电桥电路，样品气体的温度变化通过这个电桥电路可以得到补偿，消除了温度变化对汞测量结果的影响。放大器为交流放大器，它将汞检测传感器感应到的汞气浓度所产生的微弱信号加以放大，并送给单片机单元处理，最后由显示单元显示出所测得的汞含量。作为优选，所述的地震前兆现场汞气检测系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震前兆现场汞气检测系统，其特征在于包括汞气检测装置(14)和检测电路(15)，汞气检测装置(14)包括设有气流通道(1)及与气流通道(1)连通的进气口(2)和出气口(3)的容器(4)，气流通道(1)中设有汞检测传感器(5)，所述的汞检测传感器(5)包括一微晶玻璃基片(51)，微晶玻璃基片(51)的正面设有一层铬膜层(52)，铬膜层(52)上覆盖有一层金膜层(53)，金膜层(53)朝向所述的气流通道(1)，金膜层(53)的左端和右端各有一个金焊盘(54)，金焊盘(54)和所述的检测电路(15)相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王维平，王维熙，
申请(专利权)人：杭州超距科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33