【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氟化氢检测，尤其涉及一种基于可调激光的氟化氢测量系统。
技术介绍
1、传统的氟化氢（hf）气体检测技术包括人工采样方式与连续采样方式两大类。人工采样方式主要采用传统的分析方法如电化学分析法、气相色谱法，
2、人工采样的缺点是：由于氟化氢（hf）常态下是一种剧毒、腐蚀性、强吸附性的无色气体。电化学分析法使用电化学传感器，在进行氟化氢（hf）测量时，设备使用取样泵把空气抽取到传感器腔室。空气中的氟化氢（hf）和传感器产生化学反应并形成电化学信号，最后通过信号处理电路送到微处理器进行浓度计算。由于氟化氢（hf）易溶于水，因此与空气中的水结合后形成强酸性溶液氢氟酸。因此传统接触式测量的方法，传感器在测量过程中不可避免会被氢氟酸腐蚀，水分可能导致样品的降解和检测器的损坏。人工取样还存在由于操作者的操作技能对分析的精度有很大影响；且传统方法只能单一成分的逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能；分析费时，响应速度慢，效率低，难以进行实时的分析。
3、连续采样测量方式常用于紫外线式、红外线式和热导式等分析仪器，均由采样预处理系统和分析仪表两部分组成。被测气体通过采样和预处理后连续送入仪表的测量管道，安装在测量管道两头的红外线或紫外线光学探头对气体浓度的测量，其测量原理是当被测气体通过测量管道时吸收红外或紫外光源发出的特定频率光(与被测气体成分有关)使光强衰减，测出光强的衰减程度即确定了烟气中被测气体的含量。但是这种基于采样的测量方式存在以下明显的缺点：1.响应时间慢，无法实时跟踪浓度的变化情况；2.
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于可调激光的氟化氢测量系统。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于可调激光的氟化氢测量系统，包括光源驱动模块、气体吸收池模块、探测器模块、光电转换处理模块和数据采集处理模块；所述光源驱动模块发射检测激光到气体吸收池模块，所述气体吸收池模块内有氟化氢气体，所述探测器模块的探头部分在气体吸收池模块内，所述探测器模块连接光电转换处理模块，所述光电转换处理模块连接数据采集处理模块；所述光源驱动模块发射检测激光穿过气体吸收池模块被探测器模块接收得到第一信号，所述探测器模块将第一信号传输到光电转换处理模块进行解调得到第二信号，所述光电转换处理模块将第二信号传输到数据采集处理模块，所述数据采集处理模块对第二信号定标后计算待测气体浓度。
3、优选的，所述的光源驱动模块包括可调谐激光器dfb，所述可调谐激光器dfb的直流驱动电流上附加一个锯齿波电流和一个正弦调制电流，对可调谐激光器dfb发射的检测激光的频率和输出光强进行调制。
4、优选的，所述的锯齿波电流和正弦调制电流的幅度均小于2伏。
5、优选的，所述的气体吸收池模块包括两块共轴的等焦距凹面镜，组成一个离轴谐振腔；所述等焦距凹面镜的反射面使用镀金处理工艺。
6、优选的，所述的光电转换处理模块为锁相放大器，所述锁相放大器包括信号通道、参考通道、混频器和低通滤波器；所述锁相放大器生成与第一信号的频率相同的参考信号，设第一信号和参考信号的频率为f，当信号通道中的第一信号与参考通道的参考信号通过混频器后得到一个直流信号和频率为2f的两倍频信号，最后通过低通滤波器将直流信号和两倍频信号分离得到第二信号。
7、优选的，所述的数据采集处理模块包括数据采集卡和计算机，所述数据采集卡获取第二信号后传输给计算机，所述计算机计算待测气体浓度的步骤包括：
8、光源驱动模块发射入射光强为的检测激光穿过装有氟化氢气体的气体吸收池模块，检测激光光谱覆盖一个或多个氟化氢气体的吸收谱线，则透射光强、入射光强、气体浓度c即待测气体的体积浓度之间的关系为：
9、式中，为氟化氢气体的吸收系数；c为气体浓度；l为检测激光吸收气体的长度；p为氟化氢气体的总压力；s(t)为氟化氢气体特征谱线的线强度，s(t)与温度t有关；为线性函数，与氟化氢气体吸收谱线的形状﹑总压力、温度、待测气体中各成分含量都有关系。
10、优选的，所述的检测激光为近红外1.3-.1.5微米波段。
11、本专利技术的有益效果是：
12、1）实现非接触在线自动监测；避免空气中的水和氟化氢结合后形成强酸性溶液氢氟酸对传感器的损坏。
13、2）灵敏度高，对于氟化氢（hf）气体只要选择合适的光谱波段，可以实现ppm量级的精度；测量结果反映一个区域的浓度平均水平，结果更具有代表性；系统运行费用低。
14、3）无需采样预处理，安装在测量现场，测量设备本身与被测气体完全隔离，可以适应高粉尘、强腐蚀性的被测气体环境，具有非常好的环境适应性。
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1.一种基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：包括光源驱动模块、气体吸收池模块、探测器模块、光电转换处理模块和数据采集处理模块；所述光源驱动模块发射检测激光到气体吸收池模块，所述气体吸收池模块内有氟化氢气体，所述探测器模块的探头部分在气体吸收池模块内，所述探测器模块连接光电转换处理模块，所述光电转换处理模块连接数据采集处理模块；所述光源驱动模块发射检测激光穿过气体吸收池模块被探测器模块接收得到第一信号，所述探测器模块将第一信号传输到光电转换处理模块进行解调得到第二信号，所述光电转换处理模块将第二信号传输到数据采集处理模块，所述数据采集处理模块对第二信号定标后计算待测气体浓度。
2.根据权利要求1所述的基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：所述的光源驱动模块包括可调谐激光器DFB，所述可调谐激光器DFB的直流驱动电流上附加一个锯齿波电流和一个正弦调制电流，对可调谐激光器DFB发射的检测激光的频率和输出光强进行调制。
3.根据权利要求2所述的基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：所述的锯齿波电流和正弦调制电流的幅度均小于2伏。
4.根据
5.根据权利要求1所述的基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：所述的光电转换处理模块为锁相放大器，所述锁相放大器包括信号通道、参考通道、混频器和低通滤波器；所述锁相放大器生成与第一信号的频率相同的参考信号，设第一信号和参考信号的频率为f，当信号通道中的第一信号与参考通道的参考信号通过混频器后得到一个直流信号和频率为2f的两倍频信号，最后通过低通滤波器将直流信号和两倍频信号分离得到第二信号。
6.根据权利要求1所述的基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：所述的数据采集处理模块包括数据采集卡和计算机，所述数据采集卡获取第二信号后传输给计算机，所述计算机计算待测气体浓度的步骤包括：
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：所述的检测激光为近红外1.3-.1.5微米波段。
...【技术特征摘要】
1.一种基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：包括光源驱动模块、气体吸收池模块、探测器模块、光电转换处理模块和数据采集处理模块；所述光源驱动模块发射检测激光到气体吸收池模块，所述气体吸收池模块内有氟化氢气体，所述探测器模块的探头部分在气体吸收池模块内，所述探测器模块连接光电转换处理模块，所述光电转换处理模块连接数据采集处理模块；所述光源驱动模块发射检测激光穿过气体吸收池模块被探测器模块接收得到第一信号，所述探测器模块将第一信号传输到光电转换处理模块进行解调得到第二信号，所述光电转换处理模块将第二信号传输到数据采集处理模块，所述数据采集处理模块对第二信号定标后计算待测气体浓度。
2.根据权利要求1所述的基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：所述的光源驱动模块包括可调谐激光器dfb，所述可调谐激光器dfb的直流驱动电流上附加一个锯齿波电流和一个正弦调制电流，对可调谐激光器dfb发射的检测激光的频率和输出光强进行调制。
3.根据权利要求2所述的基于可调激光的氟化氢测量系统，其特征在于：所述的锯齿波电流和正弦调制电流的幅...
【专利技术属性】
技术研发人员：付学智，王波，
申请(专利权)人：成都麦特斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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