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原文传递氧气浓度检测装置及方法

专利名称：	氧气浓度检测装置及方法
摘要：	本发明提供一种氧气浓度检测装置，包括：光源组件，所述光源组件具有：第一光谱范围，所述第一光谱范围设置为氧气的吸收峰处；第二光谱范围，所述第二光谱范围设置于所述第一光谱范围相邻设置，所述第二光谱范围设置于所述第一光谱范围一侧，所述第二光谱范围设置为氧气没有吸收的光谱位置；气室，所述气室位于所述光源组件的光轴上；探测器，所述探测器位于所述光源组件的光轴上，所述探测器沿所述光源的光线传播方向设置于所述气室的后侧。本发明提供了一种氧气浓度检测装置与方法，避免了现有技术中检测气室与标准气室长度差异问题，提高了氧气浓度的检测精度。本发明还提供一种氧气浓度检测方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	青岛崂应海纳光电环保集团有限公司
发明人：	王新全;武婧;王向前;汲玉卓;齐敏珺;杨文武
专利状态：	有效
申请日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201911023249.3
公开号：	CN110632023A
代理机构：	青岛清泰联信知识产权代理有限公司
代理人：	邱婧雯
分类号：	G01N21/359(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	266000 山东省青岛市高新区河东路379号
主权项：	1.一种氧气浓度检测装置，其特征在于，包括：光源组件，所述光源组件具有：第一光谱范围，所述第一光谱范围设置为氧气的吸收峰处；第二光谱范围，所述第二光谱范围与所述第一光谱范围相邻设置，所述第二光谱范围设置于所述第一光谱范围一侧，所述第二光谱范围设置为氧气没有吸收的光谱位置；气室，所述气室位于所述光源组件的光轴上；探测器，所述探测器位于所述光源组件的光轴上，所述探测器沿所述光源的光线传播方向设置于所述气室的后侧；所述光源组件发出的所述第一光谱范围的光穿过所述气室，被所述探测器接收，形成所述测试通道；所述光源组件发出的所述第二光谱范围的光穿过所述气室，被所述探测器接收，形成所述第一参考通道。 2.根据权利要求1所述的氧气浓度检测装置，其特征在于，所述光源组件还具有：第三光谱范围，所述第三光谱范围设置于所述第一光谱范围另一侧，所述第三光谱范围设置为氧气没有吸收的光谱位置；所述光源组件发出的所述第三光谱范围的光穿过所述气室，被所述探测器接收，形成所述第二参考通道。 3.根据权利要求2所述的氧气浓度检测装置，其特征在于，所述光源组件包括：第一光源，所述第一光源发出所述第一光谱范围的光；第二光源，所述第二光源发出所述第二光谱范围的光；半反半透镜，所述半反半透镜位于所述第一光源的光轴上，所述半反半透镜设置于所述气室的前侧，所述半反半透镜与所述第一光源的光轴呈45°设置，所述第二光源设置于所述半反半透镜的一侧，所述第二光源发出的光经所述半反半透镜反射后与所述第一光源的光路重合。 4.根据权利要求3所述的氧气浓度检测装置，其特征在于，所述光源组件还包括第三光源，所述第三光源发出所述第三光谱范围的光，所述第三光源位于所述半反半透镜的另一侧，所述第三光源的发出的光经所述半反半透镜反射后与所述第一光源的光路和/或所述第二光源的光路相重合。 5.根据权利要求2所述的氧气浓度检测装置，其特征在于，所述第一光谱范围的中心波长为765nm，所述第一光谱范围的半波宽小于等于10nm；所述第二光谱范围的中心波长为750nm，所述第二光谱范围的半波宽小于等于10nm；所述第三光谱范围的中心波长为780nm，所述第三光谱范围的半波宽小于等于10nm。 6.根据权利要求2所述的氧气浓度检测装置，其特征在于，所述光源组件为宽光谱光源，所述宽光谱光源光谱范围覆盖所述第一光谱范围、所述第二光谱范围和所述第三光谱范围。 7.根据权利要求6所述的氧气浓度检测装置，其特征在于，还包括：第一滤光片，所述第一滤光片的通过光谱范围为第一光谱范围；第二滤光片，所述第二滤光片的通过光谱范围为第二光谱范围；第三滤光片，所述第三滤光片的通过光谱范围为第三光谱范围；所述第一滤光片、所述第二滤光片和所述第三滤光片设置于所述宽光谱光源的光路上，所述第一滤光片、所述第二滤光片和所述第三滤光片设置于所述探测器的前侧。 8.一种氧气浓度检测方法，应用权利要求1～7任一项所述的氧气浓度检测装置，其特征在于，包括以下步骤：向气室中通入氮气，测量得到第一光谱范围出射光强值It0及第二光谱范围出射光强值Ir0，并计算得到第一吸光度向气室中通入待测气体，测量得到第一光谱范围出射光强值It及第二光谱范围出射光强值Ir，并计算得到第二吸光度计算得到第一氧气吸光度A1，其中A1＝At-At0；计算得到含氧量其中k和b通过实验室标定得到。 9.一种氧气浓度检测方法，应用权利要求1至7任一项所述的氧气浓度检测装置，其特征在于，包括以下步骤：向气室中通入氮气，测量得到第一光谱范围出射光强值It0、第二光谱范围出射光强值Ir0及第三光谱范围出射光强值Id0，并计算得到第一吸光度及第三吸光度向气室中通入待测气体，测量得到第一光谱范围出射光强值It、第二光谱范围出射光强值Ir及第三光谱范围出射光强值Id，并计算得到第二吸光度及第四吸光度计算得到第一氧气吸光度A1和第二氧气吸光度A2，其中A1＝At-At0，A2＝Ad-Ad0，得到向量TD＝[A1,A2]；计算得到氧气浓度相对值其中为特征行列式，由标定过程得出；计算得到含氧量其中k和b通过实验室标定得到。 10.根据权利要求9所述的氧气浓度检测方法，其特征在于，的标定过程包括以下步骤：通入多组已知浓度的氧气标准气体，多组已知浓度的氧气标准气体的浓度记为ci(i＝1，2，…，p)，p为已知浓度的氧气标准气体的组数，测量得到组合向量TDi＝[Ai1,Ai2]；对组合向量TDi＝[Ai1,Ai2]进行浓度归一化，得到TDi/ci＝[Ai1/ci,Ai2/ci]；计算平均值其中通入多组已知浓度的干扰物标准气体，多组已知浓度的干扰物标准气体的浓度记为cj(j＝1，2，…，q)，q为已知浓度的氧气标准气体的组数，测量得到组合向量TDj＝[Aj1,Aj2]；对组合向量TDj＝[Aj1,Aj2]进行浓度归一化，得到TDj/cj＝[Aj1/cj,Aj2/cj]；计算平均值Sdisturb，其中得到特征行列式计算得到U＝inv(SS′SS)SS′；取U的第一列向量。
所属类别：	发明专利