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专利号: 2019104119258
申请人: 重庆科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于气体成份浓度检测系统的检测方法,其中,气体成份浓度检测系统包括可调式波长光谱生成仪和固定在万向接头(4a)的第一杠杆上的检测气盒(8)和光强接收盘(9);

其中,可调式波长光谱生成仪包括滤镜盘(1),在滤镜盘(1)盘面上包围设置有N个滤镜孔,每个所述滤镜孔内对应固定有一种折射率的滤镜片(2);所述滤镜盘(1)的入光面侧固定光源安装位(3),任一光源安装在该光源安装位(3)上后,光源光线照射在所述滤镜片(2)上;所述滤镜盘(1)的出光面上连接有旋转偏转驱动机构(4),驱动所述滤镜盘(1)按照设定的角度沿轴线进行旋转或者偏转;

所述旋转偏转驱动机构(4)包括万向接头(4a),该万向接头(4a)包括依次连接的第一杠杆和第二杠杆,所述万向接头(4a)的第一杠杆与所述滤镜盘(1)的出光面中心连接,所述万向接头(4a)的第二杠杆与旋转驱动电机(4d)的旋转驱动轴连接;在所述万向接头(4a)的第一杠杆上活动套接有偏转驱动轴套(4b),该偏转驱动轴套(4b)上设置有铰接点,该偏转驱动轴套(4b)铰接点与舵机(4e)的驱动杆连接;所述旋转驱动电机(4d)和所述舵机(4e)均设置在支架(5)上;

在所述偏转驱动轴套(4b)与所述支架(5)之间还铰接有水平偏转限位架(4f);该水平偏转限位架(4f)包括第一铰接块和第二铰接块;所述第一铰接块固定在所述偏转驱动轴套(4b)上;所述第二铰接块固定在所述支架(5),所述第二铰接块沿所述旋转驱动轴水平方向延伸后与所述第一铰接块铰接,且该铰接轴心线与所述偏转驱动轴套(4b)偏转的轴心线平行;所述第一铰接块、第二铰接块铰接轴心线穿过所述万向接头(4a)的第一杠杆、第二杠杆的连接点;

可调式波长光谱生成还包括控制器(6),所述控制器(6)的旋转驱动端和所述旋转驱动电机(4d)连接;所述控制器(6)偏转驱动端与所述舵机(4e)连接;所述控制器(6)的偏转角度检测端和设置在所述舵机(4e)内部的角度传感器(7)连接;

检测气盒(8)和光强接收盘(9)依次设置在滤镜盘(1)的出光面侧和偏转驱动轴套(4b)之间,所述滤镜盘(1)、检测气盒(8)和所述光强接收盘(9)同轴设置且相互平行;

所述检测气盒(8)盒体为透明材质,用于填充被检测气体;

在所述光强接收盘(9)的迎光面上设置有光照强度检测薄膜(9a),所述光照强度检测薄膜(9a)与控制器(6)的气体检测输入端连接;

将检测气盒、光强接收盘依次设置在所述滤镜盘的出光面侧,结合可调式波长光谱生成仪得到满足需求的光谱波长,对被检测气体直接进行检测,并结合光强接收盘来检测通过检测气盒后的光谱光强,来结合计算出被检测气体的成份浓度;

其特征在于,具体步骤按照以下步骤进行:S1:预先设定被检测气体的种类、所需的光谱类型以及对应的光谱波长λ,并安装与光谱类型对应的光源,获取检测气盒(8)的盒体厚度L;

S2:根据光谱类型以及对应的光谱波长λ,综合选择滤镜片(2),得到折射率n和滤镜片厚度d,并得到滤镜片入光面的光源入射角度θ以及穿过对应滤镜片后的初始光照强度I0;

S3:控制器(6)控制旋转驱动电机(4d)旋转,使光源照射在与折射率n对应的滤镜片(2)上;

S4:控制器(6)控制舵机(4e)驱动拉伸,使偏转驱动轴套(4b)拉动万向接头(4a)的第一杠杆沿着杠杆连接头偏转θ角度;

S5:控制器(6)获取光照强度检测薄膜(9a)检测到的出射光照强度Iv;

S6:根据初始光照强度I0和出射光照强度Iv,再结合比尔‑朗伯定律计算出检测气盒(8)被检测气体的成份浓度c。

2.根据权利要求1所述的基于气体成份浓度检测系统的检测方法,其特征在于:在步骤S2中,

根据公式(1)计算得到光源入射角度;

其中,m为常数;d滤镜片厚度;且

3.根据权利要求1所述的基于气体成份浓度检测系统的检测方法,其特征在于:步骤S6中,根据初始光照强度I0和出射光照强度Iv,计算出成份浓度c的计算公式为:Iv=I0exp[‑a(v)cL]      (2);

其中,a(v)为吸收系数,L为检测气盒(8)的盒体厚度L。