本發(fā)明公開了一種基于光聲光譜技術(shù)的甲醛氣體濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：紅外光源、斬波器、光聲池、濾波片、聲信號(hào)采集單元和聲信號(hào)處理單元；聲信號(hào)采集單元放置在光聲池內(nèi)腔,聲信號(hào)采集單元和聲信號(hào)處理單元連接，光聲池面向紅外光源的側(cè)面設(shè)置有氟化鈣鏡片；聲信號(hào)采集單元，用于采集氣體吸收激光后產(chǎn)生的周期性壓力波動(dòng)信號(hào)，并將壓力波動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；聲信號(hào)處理單元，用于處理電信號(hào)，將處理后的電信號(hào)和預(yù)先生成的電信號(hào)?甲醛氣體濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)比，得到待測(cè)氣體的甲醛氣體濃度。本發(fā)明由于是直接測(cè)量甲醛對(duì)于固定波長(zhǎng)的紅外光的吸收，所以光聲檢測(cè)甲醛具有極高的精確性、可靠性和高靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光聲光譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于一種基于光聲光譜技術(shù)的甲醛氣體濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單中，將甲醛放在一類致癌物列表中。2019年7月23日，甲醛被列入有毒有害水污染物名錄(第一批)。其濃度在每立方米空氣中達(dá)到0.08-0.09mg/m³時(shí)，兒童就會(huì)發(fā)生輕微氣喘。當(dāng)室內(nèi)空氣中達(dá)到0.1mg/m³時(shí)，就有異味和不適感；達(dá)到0.5mg/m³時(shí)，可刺激眼睛，引起流淚；達(dá)到0.6mg/m³，可引起咽喉不適或疼痛。濃度更高時(shí)，可引起惡心嘔吐，咳嗽胸悶，氣喘甚至肺水腫；達(dá)到30mg/m³時(shí)，會(huì)立即致人死亡。甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國(guó)有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上高居第二位。已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，是公認(rèn)的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強(qiáng)致突變物之一。因此有效的檢測(cè)甲醛氣體的產(chǎn)生源，濃度，泄漏源，對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全有著十分重要的意義。

一直以來甲醛含量檢測(cè)備受重視，較為成熟的方法有：色譜分析法、質(zhì)譜分析法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法等。以上方法可以準(zhǔn)確的測(cè)量出甲醛的含量，但它們的存在如：分析時(shí)間較長(zhǎng)，不能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)技術(shù)人員的要求高，儀器較大不能在室內(nèi)或者實(shí)驗(yàn)室外直接使用，儀器的成本也相對(duì)較高等問題。

光聲檢測(cè)是一種新型的檢測(cè)手段，當(dāng)用一束紅外激光照射到密封的甲醛氣體上，如果此波段激光的頻率與甲醛氣體的特殊官能團(tuán)的振動(dòng)頻率不吻合，該波段激光將不會(huì)被吸收；如果此波段的激光的頻率與甲醛氣體的振動(dòng)頻率吻合，此激光將被分子吸收并以釋放熱能的方式退激，光聲檢測(cè)是直接取決于物質(zhì)吸收光能的大小，正因?yàn)槿绱耍瓷涔狻⑸⑸涔鈱?duì)于物質(zhì)的檢測(cè)干擾特別小，對(duì)于弱吸收的物質(zhì)可采取提高入射光的光功率，從而提高光聲檢測(cè)的信噪比。

因此，行業(yè)內(nèi)急需研發(fā)一種檢測(cè)精度和靈敏度更高的基于光聲檢測(cè)甲醛氣體的系統(tǒng)或者方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種基于光聲光譜技術(shù)的甲醛氣體濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于光聲光譜技術(shù)的甲醛氣體濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，包括：紅外光源、斬波器、光聲池、濾波片、聲信號(hào)采集單元和聲信號(hào)處理單元；紅外光源、斬波器以及濾波片依次連接；聲信號(hào)采集單元放置在光聲池內(nèi)腔,聲信號(hào)采集單元和聲信號(hào)處理單元連接，光聲池面向紅外光源的側(cè)面設(shè)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(hào)采集單元，用于采集氣體吸收激光后產(chǎn)生的周期性壓力波動(dòng)信號(hào)，并將壓力波動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；聲信號(hào)處理單元，用于處理電信號(hào)，將處理后的電信號(hào)和預(yù)先生成的電信號(hào)-甲醛氣體濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)比，得到待測(cè)氣體的甲醛氣體濃度。

優(yōu)選地，聲信號(hào)采集單元為極柱體微音器或壓電陶瓷傳聲器。