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原文传递可调式波长光谱生成仪及其气体成份浓度检测系统与方法

专利名称：	可调式波长光谱生成仪及其气体成份浓度检测系统与方法
摘要：	本发明公开了一种可调式波长光谱生成仪及其气体成份浓度检测系统与方法，包括滤镜盘、检测气盒和光强接收盘，在滤镜盘盘面上包围设置有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；所述滤镜盘的入光面侧固定光源安装位，任一光源安装在该光源安装位上后，光源光线照射在所述滤镜片上；所述滤镜盘的出光面上连接有旋转偏转驱动机构，驱动所述滤镜盘按照设定的角度沿轴线进行旋转或者偏转。有益效果：根据检测需要得到对应的光谱种类的特定波长的光谱，可以达到大范围的波长调制，装置结构简单，可靠性高，设备成本低。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆科技学院
发明人：	唐德东;汪智琦;孙小媛;董旭斌;杨洪杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910411925.8
公开号：	CN110068540A
代理机构：	重庆为信知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	余锦曦
分类号：	G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	401331 重庆市沙坪坝区大学城东路20号
主权项：	1.一种可调式波长光谱生成仪，其特征在于：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。 2.根据权利要求1所述的可调式波长光谱生成仪，其特征在于：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。 3.根据权利要求2所述的可调式波长光谱生成仪，其特征在于：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。 4.根据权利要求2或3所述的可调式波长光谱生成仪，其特征在于：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。 5.一种根据权利要求4所述的基于可调式波长光谱生成仪的气体成份浓度检测系统，其特征在于：还包括固定在万向接头(4a)的第一杠杆上的检测气盒(8)和光强接收盘(9)，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。 6.一种根据权利要求5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。 7.根据权利要求6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 8.根据权利要求6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。
所属类别：	发明专利