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原文传递一种光离子化检测器及动态调节检测器量程的方法

专利名称：	一种光离子化检测器及动态调节检测器量程的方法
摘要：	本发明涉及一种光离子化检测器及动态调节检测器量程的方法。检测器包括：激励电源输出模块、紫外灯、一对离子收集电极片、放大电路和反馈控制电路；激励电源输出模块的输入端与直流电源连接，激励电源输出模块的输出端与紫外灯的激励电极连接，一对离子收集电极片设置在紫外灯的紫外光出射方向，电极片与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与反馈控制电路的输入端连接，反馈控制电路的输出端与激励电源输出模块的控制端连接。本发明通过设置激励电源输出模块和反馈控制电路，实现了根据待测气体浓度范围优化检测精度与灵敏度。
专利类型：	发明专利
申请人：	北京华泰诺安探测技术有限公司
发明人：	王辰;刘洋;袁丁;吴红彦;夏征
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T23:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN201911336800.X
公开号：	CN111122693A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	韩雪梅
分类号：	G01N27/66;G05F1/56;G;G01;G05;G01N;G05F;G01N27;G05F1;G01N27/66;G05F1/56
申请人地址：	101312 北京市顺义区空港融慧园20号楼2层20-2
主权项：	1.一种光离子化检测器，其特征在于，所述检测器包括：激励电源输出模块、紫外灯、一对离子收集电极片、放大电路和反馈控制电路；所述激励电源输出模块的输入端与直流电源连接，所述激励电源输出模块的输出端与紫外灯的激励电极连接，用于产生电压可调的电源激励电压，并将所述电压可调的电源激励电压传输至所述紫外灯；一对所述离子收集电极片设置在所述紫外灯的紫外光出射方向，所述电极片与所述放大电路的输入端连接，用于收集待测气体分子在所述紫外光的照射下电离成的离子电流，并将所述离子电流传输至所述放大电路；所述放大电路的输出端与所述反馈控制电路的输入端连接，所述放大电路用于将所述离子电流转化成电压并放大，获得放大后的电压，并将所述放大后的电压传输至所述反馈控制电路；所述反馈控制电路的输出端与所述激励电源输出模块的控制端连接，所述反馈控制电路用于根据所述放大后的电压调整激励电源输出模块输出的电源激励电压的大小，使所述放大后的电压在放大电路的饱和电压的10％至90％，并获取调整后的电源激励电压对应的离子电流检测灵敏度；所述反馈控制电路还用于获取调整后的电源激励电压对应放大后的电压，并根据所述放大后的电压、所述离子电流检测灵敏度和预设灵敏度下的电压-气体浓度对照表计算待测气体分子浓度。 2.根据权利要求1所述的光离子化检测器，其特征在于，所述激励电源输出模块包括：可调电源电路、振荡电路和升压电路；所述可调电源电路的输入端与所述直流电源连接，所述可调电源电路的输出端与所述振荡电路的输入端连接，所述可调电源电路的控制端与所述反馈控制电路的输出端连接；所述可调电源电路用于在所述反馈控制电路的控制下，将所述直流电源转换成大小可调的直流电压，并将所述可调的直流电压传输至所述振荡电路；所述振荡电路的输出端与所述升压电路的输入端连接；所述振荡电路用于将所述可调的直流电压转换成可调的交流电压，并将所述可调的交流电压传输至所述升压电路；所述升压电路的输出端与所述紫外灯的激励电极连接；所述升压电路用于将所述可调的交流电压转换成电压可调的电源激励电压，并将所述电压可调的电源激励电压传输至所述紫外灯的激励电极。 3.根据权利要求2所述的光离子化检测器，其特征在于，所述可调电源电路包括：可调稳压电源、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述可调稳压电源的输入端连接所述直流电源，所述可调稳压电源的输出端与所述离子收集电极片的输入端连接；所述第一电阻的一端与所述可调稳压电源的正输出端连接；所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端均与所述可调稳压电源的控制端共点连接；所述第二电阻的另一端与所述可调稳压电源的负输出端连接；所述第三电阻的另一端与所述反馈控制电路的输出端连接。 4.根据权利要求2所述的光离子化检测器，其特征在于，所述振荡电路包括：第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管、电容和电感；所述第四电阻的一端、所述第五电阻的一端和所述电感的一端均与所述振荡电路的正输入端连接；所述第四电阻的另一端与所述第一三极管的基级连接；所述第五电阻的另一端与所述第二三极管的基级连接；所述第一三极管的发射级、所述第二三极管的发射级均与所述振荡电路的负输入端连接；所述电容设置在所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极之间；所述电感的另一端、所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极均与所述升压电路的输入端连接。 5.根据权利要求4所述的光离子化检测器，其特征在于，所述升压电路包括：第一初级线圈、第二初级线圈、第三初级线圈和次级线圈；所述第一初级线圈的一端与所述第一三极管的集电极连接；所述第二初级线圈的一端与所述第二三极管的集电极连接；所述第一初级线圈的另一端、所述第二初级线圈的另一端均与所述电感的另一端连接；所述第三初级线圈的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第三初级线圈的另一端与所述第二三极管的基极连接；所述次级线圈的两端与所述紫外灯的激励电极连接；所述第一初级线圈、所述第二初级线圈、所述第三初级线圈分别与所述次级线圈为同名端线圈。 6.根据权利要求1所述的光离子化检测器，其特征在于，所述放大电路包括：放大器和第六电阻；所述放大器的第一输入端与所述离子收集电极片连接，所述放大器的第二输入端接地；所述放大器的输出端与所述反馈控制电路的输入端连接；所述第六电阻的一端与所述放大器的第一输入端连接，所述第六电阻的另一端与所述放大器的输出端连接。 7.根据权利要求1所述的光离子化检测器，其特征在于，一对所述离子收集电极片与所述紫外灯的紫外光出射方向平行或者垂直。 8.一种动态调节检测器量程的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-7任一项所述的光离子化检测器，所述方法包括：预设电压可调的电源激励电压；获取所述电源激励电压对应的放大后的电压；根据所述放大后的电压，调整所述电源激励电压的大小，使所述放大后的电压在放大电路的饱和电压的10％至90％，获取调整后的电源激励电压和调整后的电源激励电压对应的离子电流检测灵敏度；根据调整后的电源激励电压对应的放大后的电压、所述离子电流检测灵敏度和预设灵敏度下的电压-气体浓度对照表，计算待测气体分子浓度。 9.根据权利要求8所述的动态调节检测器量程的方法，其特征在于，所述根据所述放大后的电压，调整所述电源激励电压的大小，使所述放大后的电压在放大电路的饱和电压的10％至90％，并获取调整后的电源激励电压对应的离子电流检测灵敏度，具体包括：判断所述放大后的电压是否在所述放大电路的饱和电压的10％至90％的范围内，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述放大后的电压不在所述放大电路的饱和电压的10％至90％的范围内，则判断所述放大后的电压是否小于所述放大电路的饱和电压的10％，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述放大后的电压小于所述放大电路的饱和电压的10％，则增加所述电源激励电压的激励电压大小，并将所述离子电流检测灵敏度的值增加1级，得到更新后的电源激励电压和更新后的离子电流检测灵敏度；判断更新后的离子电流检测灵敏度是否小于预设最大灵敏度阈值，得到第三判断结果；若所述第三判断结果为所述更新后的离子电流检测灵敏度小于所述预设最大灵敏度阈值，则获取更新后的电源激励电压对应的放大后的电压，返回步骤“判断所述放大后的电压是否在所述放大电路的饱和电压的10％至90％的范围内，得到第一判断结果”；若所述第三判断结果为所述更新后的离子电流检测灵敏度大于或等于所述预设最大灵敏度阈值，则输出上一次迭代更新后的电源激励电压和上一次迭代更新后的离子电流灵敏度，作为调整后的电源激励电压和调整后的电源激励电压对应的离子电流检测灵敏度；若所述第二判断结果表示所述放大后的电压大于所述放大电路的饱和电压的90％，则减小所述电源激励电压的大小，并将所述离子电流检测灵敏度的值减小1级，得到更新后的电源激励电压和更新后的离子电流检测灵敏度；判断所述更新后的离子电流检测灵敏度是否大于预设最小灵敏度阈值，得到第四判断结果；若所述第四判断结果为所述更新后的离子电流检测灵敏度大于所述预设最小灵敏度阈值，则获取更新后的电源激励电压对应的放大后的电压，返回步骤“判断所述放大后的电压是否在所述放大电路的饱和电压的10％至90％的范围内，得到第一判断结果”；若所述第四判断结果为所述更新后的离子电流检测灵敏度小于或等于所述预设最小灵敏度阈值，则输出上一次迭代更新后的电源激励电压和上一次迭代更新后的离子电流灵敏度，作为调整后的电源激励电压和调整后的电源激励电压对应的离子电流检测灵敏度；若所述第一判断结果表示所述放大后的电压在所述放大电路的饱和电压的10％至90％的范围内，则输出当前级别的电源激励电压和当前级别的离子电流灵敏度，作为调整后的电源激励电压和调整后的电源激励电压对应的离子电流检测灵敏度。 10.根据权利要求8所述的动态调节检测器量程的方法，其特征在于，所述根据调整后的电源激励电压对应的放大后的电压、所述离子电流检测灵敏度和预设灵敏度下的电压-气体浓度对照表，计算待测气体分子浓度，具体包括：根据所述放大后的电压、所述离子电流检测灵敏度和预设灵敏度下的电压-气体浓度对照表，利用公式c(V,s)＝f(V)×g(s)，得到所述待测气体的浓度；其中，c(V,s)为待测气体的浓度，f(V)为预设灵敏度下的电压-气体浓度对照表中电压-气体浓度线性关系，g(s)为离子电流检测灵敏度对应的校正系数，V为调整后的电源激励电压对应的放大后的电压，s为离子电流检测灵敏度。
所属类别：	发明专利