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[發明專利]基于光聲光譜技術的甲醛氣體濃度實時檢測系統和方法在審

專利信息
申請號: 202110348727.9 申請日: 2021-03-31
公開(公告)號: CN112986153A 公開(公告)日: 2021-06-18
發明(設計)人: 胡勇軍;仇偉;謝敏 申請(專利權)人: 華南師范大學
主分類號: G01N21/17 分類號: G01N21/17;G01N21/3504;G01N21/01
代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245 代理人: 雷芬芬
地址: 510631 廣東省廣州市天河區*** 國省代碼: 廣東;44
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摘要:
搜索關鍵詞: 基于 聲光 技術 甲醛 氣體 濃度 實時 檢測 系統 方法
【權利要求書】:

1.一種基于光聲光譜技術的甲醛氣體濃度實時檢測系統,其特征在于,包括:紅外光源、斬波器、光聲池、濾波片、聲信號采集單元和聲信號處理單元;紅外光源、斬波器以及濾波片依次連接;聲信號采集單元放置在光聲池內腔,聲信號采集單元和聲信號處理單元連接,光聲池面向紅外光源的側面設置有氟化鈣鏡片;紅外光源、斬波器、濾波片和氟化鈣鏡片在同一水平軸線;

聲信號采集單元,用于采集氣體吸收激光后產生的周期性壓力波動信號,并將壓力波動信號轉化為電信號;

聲信號處理單元,用于處理電信號,將處理后的電信號和預先生成的電信號-甲醛氣體濃度標準曲線進行對比,得到待測氣體的甲醛氣體濃度。

2.根據權利要求1所述的基于光聲光譜技術的甲醛氣體濃度實時檢測系統,其特征在于,聲信號采集單元為極柱體微音器或壓電陶瓷傳聲器。

3.根據權利要求1所述的基于光聲光譜技術的甲醛氣體濃度實時檢測系統,其特征在于,聲信號處理單元包括依次連接的放大單元、單片機以及LCD顯示屏,放大單元包括:第一級放大器U1、第二級放大器U2、負電源轉換芯片U3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、滑動電阻RP1、滑動電阻RP2、電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9、二極管D1和二極管D2;

第一級放大器U1的+IN端、-IN端通過接口H1和聲信號采集單元連接,第一級放大器U1的RG/2端通過電阻R1和RG端連接,第一級放大器U1的-IN端通過電阻R2連接至地,第一級放大器U1的+IN端通過電阻R3連接至地,第一級放大器U1的-VS端通過電容C9連接至地,第一級放大器U1的+VS端和+5V電源端連接,第一級放大器U1的OUTPUT端依次通過電阻R4、電容C1連接至地,第一級放大器U1的REF端連接至地;電阻R5的另一端通過電容C2連接至地,電阻R5的另一端還通過電阻R7和滑動電阻RP1的滑動端連接,電阻R5的另一端還和第二級放大器U2的輸出端連接,第二級放大器U2的負向輸入端和單片機連接,第二級放大器U2的負向輸入端還通過電容C6和第二級放大器U2的正向輸入端,第二級放大器U2的負向輸入端還通過滑動電阻RP2和第二級放大器U2的正向輸入端,滑動電阻RP2的滑動端和第二級放大器U2的正向輸入端,第二級放大器U2的正向輸入端通過電阻R8連接至地,第二級放大器U2的接地端連接至地,第二級放大器U2的電源端和+5V電源端連接,負電源轉換芯片U3的NC端、CAP+均通過電容C8和CAP-端,負電源轉換芯片U3的接地端連接至地,負電源轉換芯片U3的V+端和+5V電源端連接,負電源轉換芯片U3的OSC端、LV端、VOUT端均連接至地,負電源轉換芯片U3的VOUT端還依次通過電阻R9、二極管D1、二極管D2、電阻R6和+5V電源端連接,二極管D1的負極還連接至地。

4.根據權利要求3所述的基于光聲光譜技術的甲醛氣體濃度實時檢測系統,其特征在于,單片機U4的P1.1/ADC1和第二級放大器U2的負向輸入端連接,單片機U4還和顯示屏LCD1連接。

5.根據權利要求1所述的基于光聲光譜技術的甲醛氣體濃度實時檢測系統,其特征在于,光聲池包括光聲腔和氣體發生腔,氣體發生腔為立方體,光聲腔包括第一圓柱體和第二圓柱體,第一圓柱體和第二圓柱體垂直設置且連通,聲信號采集單元設置在第一圓柱體和第二圓柱體交叉處,第一圓柱體的下端和氣體發生腔連通,第一圓柱體的側面的入光面設置有氟化鈣鏡片,氣體發生腔,用于放置待測物體。

6.根據權利要求5所述的基于光聲光譜技術的甲醛氣體濃度實時檢測系統,其特征在于,氣體發生腔的底部設置加熱層,待測物體放置在加熱層上。

7.根據權利要求3所述的基于光聲光譜技術的甲醛氣體濃度實時檢測系統,其特征在于,還包括:供電電路;供電電路和放大單元、聲信號采集單元均連接,供電電路包括直流電源,直流電源為直流穩壓電源。

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