一種基于光聲光譜技術(shù)的監(jiān)測大氣六氟化硫含量的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于光聲光譜技術(shù)的大氣六氟化硫含量監(jiān)測裝置，旨在提供一種能夠?qū)崟r在線監(jiān)測大氣中的SF6含量的裝置。本發(fā)明中通過單片機(jī)19控制二氧化碳激光器1產(chǎn)生1000赫茲的調(diào)制光波，經(jīng)過激光擴(kuò)束鏡3和濾光片5激光光束進(jìn)入到光聲腔內(nèi)部，再經(jīng)過圓錐形反射鏡10反射到上蓋反射鏡8，并從上蓋反射鏡8反射到下蓋反射鏡9，光束在上蓋反射鏡8，下蓋反射鏡9之間來回反射達(dá)到增加光程的目的。產(chǎn)生的光聲信號通過音頻傳感器17，音頻放大電路18，單片機(jī)19來顯示數(shù)據(jù)。根據(jù)光聲理論大氣中的SF6含量越高產(chǎn)生的聲音的分貝數(shù)越高，在單片機(jī)19上顯示的數(shù)據(jù)就越大，在單片機(jī)19上顯示大氣中的SF6含量。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種高精度檢測六氟化硫含量的裝置，適用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。 一種基于光聲光譜技術(shù)的監(jiān)測大氣六氟化硫含量的裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 六氟化硫（SF6)是一種惰性的鹵代烴化合物，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣性、滅 弧性和冷卻散熱性能，用途廣泛.其產(chǎn)品主要用于電力工業(yè)、冶金工業(yè)和氣象部門等。SF 6 的泄漏可通過多種途徑進(jìn)入大氣而影響環(huán)境.目前全球大氣本底濃度雖然濃度不高，但其 溫室效應(yīng)是C02的23900倍，壽命可長達(dá)3200年，且每年以7%的比例遞增。隨著經(jīng)濟(jì)迅 猛發(fā)展大氣中的SF 6含量越來越高，而對全球增溫造成重要影響。目前檢測大氣中的SF6含 量的主要方法是利用配有電子捕獲檢測器的氣相色譜儀測定.該方法主要缺點(diǎn)是必須在 特定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測不能實(shí)時在線監(jiān)測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單， 能夠?qū)崟r在線監(jiān)測大氣中的SF6含量的裝置。
[0004] 本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的： 基于光聲效應(yīng)的大氣中的SF6含量檢測裝置，它包括二氧化碳激光器1，激光擴(kuò)束鏡3， 光聲腔7,光聲腔7特征是：具有空心圓柱形殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有濾光片5,上蓋反射鏡8,下 蓋反射鏡9,圓錐形反射鏡10。還包括光聲腔外圍設(shè)備，光聲腔外圍檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)是進(jìn)氣口 空氣濾膜11與進(jìn)氣口電磁閥14連接，出氣口空氣濾膜12與出氣口電池閥15連接，出氣口 電池閥15與抽氣泵13連接，抽氣泵13與抽氣泵放氣電磁閥16連接。光聲腔7相接觸的 音頻傳感器17與音頻放大電路18連接，音頻放大電路18與單片機(jī)19連接，單片機(jī)19與 電池閥和抽氣泵控制電路20連接，單片機(jī)19并與二氧化碳激光器1連接。
[0005] 本發(fā)明的有益效果：由于采用了特殊的光聲腔結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)大氣中的SF6含量在 線監(jiān)測。
[0006] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在： (1)由于采用了特殊的光聲腔結(jié)構(gòu)，大大增加了激勵氣體發(fā)聲的光程，從而提高了靈敏 度，并最小檢測能力達(dá)到了 pptv (體積比ΚΓ12)級。
[0007] (2)由于該裝置的進(jìn)氣口與出氣口采用了空氣濾膜能夠保證長時間穩(wěn)定測量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是基于光聲光譜技術(shù)的監(jiān)測大氣SF6含量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009] 圖2是圖1中放大電路18電路原理圖。
[0010] 圖3是圖1單片機(jī)19電路原理圖。
[0011] 圖4是圖1電磁閥和抽氣泵控制電路20電路原理圖。
[0012] 圖1中：二氧化碳激光器1，激光器輸出光束2,激光擴(kuò)束鏡3,經(jīng)過激光擴(kuò)束鏡擴(kuò) 束后光束4,濾光片5,經(jīng)過圓錐形反射鏡反射后的光束6,光聲腔7,上蓋反射鏡8,下蓋反射 鏡9,圓錐形反射鏡10,進(jìn)氣口空氣濾膜11，出氣口空氣濾膜12,抽氣泵13,進(jìn)氣口電磁閥 14,出氣口電磁閥15,抽氣泵放氣電磁閥16,音頻傳感器17,音頻放大電路18,單片機(jī)19,電 磁閥和抽氣泵控制電路。
[0013] 下面利用附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0014] 單片機(jī)19發(fā)出指令，關(guān)閉抽氣泵放氣電磁閥16,打開進(jìn)氣口電磁閥14和出氣口電 池閥15,打開抽氣泵13,抽氣30分鐘后關(guān)閉進(jìn)氣口電磁閥14和出氣口電池閥15,并打開抽 氣泵放氣電磁閥16,空氣采樣結(jié)束。然后單片機(jī)19又發(fā)出一個指令發(fā)出1000赫茲的方波 控制信號控制二氧化碳激光器1，使激光器輸出調(diào)制頻率為1〇〇〇赫茲的激光。激光器產(chǎn)生 的激光光束直徑大約為5mm的激光光束2,通過擴(kuò)束鏡把激光光束擴(kuò)束成直徑為30毫米的 激光光束4,經(jīng)擴(kuò)束的激光光束通過濾光片5進(jìn)入到光聲腔7。濾光片5選擇帶寬為40納 米、中心波長為10. 55微米的濾光片，這樣進(jìn)入到光聲腔7的激光是調(diào)制頻率為1000赫茲， 中心波長為10. 55微米的激光。SF6的吸收峰值恰好在10. 55微米處，產(chǎn)生光聲效應(yīng)。激光 光束4進(jìn)入到光聲腔7后射入到圓錐形反射鏡10,由圓錐形反射鏡10反射后形成空心圓 錐形光束6,光束6入射到上蓋反射鏡8,再由上蓋反射鏡8反射，反射光束入射到下蓋反射 鏡9,再由下蓋反射鏡9反射，如此光束在上蓋反射鏡8和下蓋反射鏡9之間來回反射來達(dá) 到增加光程的目的。光程越大激發(fā)的氣體就越多，激發(fā)的氣體就越多產(chǎn)生的聲音就越大，以 此方法可以使pptv級SF 6含量的氣體產(chǎn)生一定分貝的聲音，產(chǎn)生的聲音通過音頻傳感器17 接收，音頻傳感器17輸出一定的電信號，電信號在經(jīng)過音頻放大電路18放大送入單片機(jī)19 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示。根據(jù)光聲理論大氣中的SF 6含量越高產(chǎn)生的聲音的分貝數(shù)越高，在 單片機(jī)19上顯示的數(shù)據(jù)就越大，在單片機(jī)19上顯示大氣中的SF6含量。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于光聲光譜技術(shù)的大氣六氟化硫含量監(jiān)測裝置包括：二氧化碳激光器1，激 光器輸出光束2,激光擴(kuò)束鏡3,經(jīng)過激光擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后光束4,濾光片5,經(jīng)過圓錐形反射鏡 反射后的光束6,光聲腔7,上蓋反射鏡8,下蓋反射鏡9,圓錐形反射鏡10,進(jìn)氣口空氣濾膜 11，出氣口空氣濾膜12,抽氣泵13,進(jìn)氣口電磁閥14,出氣口電磁閥15,抽氣泵放氣電磁閥 16,音頻傳感器17,音頻放大電路18,單片機(jī)19,電磁閥和抽氣泵控制電路20。
2. 其特征：具有激光擴(kuò)束鏡3,光聲腔7內(nèi)設(shè)置濾光片5,上蓋反射鏡8,下蓋反射鏡9， 在下蓋反射鏡中央設(shè)置圓錐形反射鏡10,該裝置并設(shè)置進(jìn)氣口空氣濾膜11，出氣口空氣濾 膜12。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光聲光譜技術(shù)的大氣六氟化硫含量的監(jiān)測裝置，其特征 是：濾光片5選擇帶寬為40納米，中心波長為10. 55微米的濾光片。
【文檔編號】G01N21/25GK104101568SQ201310114880
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月3日
【發(fā)明者】徐元哲, 徐睿英, 趙由之, 徐云升, 曹軍驥 申請人:徐元哲, 徐睿英, 趙由之