一種基于光聲光譜技術的監測大氣六氟化硫含量的裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種基于光聲光譜技術的大氣六氟化硫含量監測裝置，旨在提供一種能夠實時在線監測大氣中的SF6含量的裝置。本發明中通過單片機19控制二氧化碳激光器1產生1000赫茲的調制光波，經過激光擴束鏡3和濾光片5激光光束進入到光聲腔內部，再經過圓錐形反射鏡10反射到上蓋反射鏡8，并從上蓋反射鏡8反射到下蓋反射鏡9，光束在上蓋反射鏡8，下蓋反射鏡9之間來回反射達到增加光程的目的。產生的光聲信號通過音頻傳感器17，音頻放大電路18，單片機19來顯示數據。根據光聲理論大氣中的SF6含量越高產生的聲音的分貝數越高，在單片機19上顯示的數據就越大，在單片機19上顯示大氣中的SF6含量。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明是一種高精度檢測六氟化硫含量的裝置，適用于環境監測領域。 一種基于光聲光譜技術的監測大氣六氟化硫含量的裝置
【背景技術】
[0002] 六氟化硫（SF6)是一種惰性的鹵代烴化合物，具有良好的化學穩定性、絕緣性、滅 弧性和冷卻散熱性能，用途廣泛.其產品主要用于電力工業、冶金工業和氣象部門等。SF 6 的泄漏可通過多種途徑進入大氣而影響環境.目前全球大氣本底濃度雖然濃度不高，但其 溫室效應是C02的23900倍，壽命可長達3200年，且每年以7%的比例遞增。隨著經濟迅 猛發展大氣中的SF 6含量越來越高，而對全球增溫造成重要影響。目前檢測大氣中的SF6含 量的主要方法是利用配有電子捕獲檢測器的氣相色譜儀測定.該方法主要缺點是必須在 特定實驗室進行檢測不能實時在線監測。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是，克服現有技術的缺點，提供一種靈敏度高，結構簡單， 能夠實時在線監測大氣中的SF6含量的裝置。
[0004] 本發明的目的是由以下技術方案來實現的： 基于光聲效應的大氣中的SF6含量檢測裝置，它包括二氧化碳激光器1，激光擴束鏡3， 光聲腔7,光聲腔7特征是：具有空心圓柱形殼體，在殼體內設有濾光片5,上蓋反射鏡8,下 蓋反射鏡9,圓錐形反射鏡10。還包括光聲腔外圍設備，光聲腔外圍檢測設備結構是進氣口 空氣濾膜11與進氣口電磁閥14連接，出氣口空氣濾膜12與出氣口電池閥15連接，出氣口 電池閥15與抽氣泵13連接，抽氣泵13與抽氣泵放氣電磁閥16連接。光聲腔7相接觸的 音頻傳感器17與音頻放大電路18連接，音頻放大電路18與單片機19連接，單片機19與 電池閥和抽氣泵控制電路20連接，單片機19并與二氧化碳激光器1連接。
[0005] 本發明的有益效果：由于采用了特殊的光聲腔結構可以實現大氣中的SF6含量在 線監測。
[0006] 本發明的優點體現在： (1)由于采用了特殊的光聲腔結構，大大增加了激勵氣體發聲的光程，從而提高了靈敏 度，并最小檢測能力達到了 pptv (體積比ΚΓ12)級。
[0007] (2)由于該裝置的進氣口與出氣口采用了空氣濾膜能夠保證長時間穩定測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1是基于光聲光譜技術的監測大氣SF6含量的裝置的結構示意圖。
[0009] 圖2是圖1中放大電路18電路原理圖。
[0010] 圖3是圖1單片機19電路原理圖。
[0011] 圖4是圖1電磁閥和抽氣泵控制電路20電路原理圖。
[0012] 圖1中：二氧化碳激光器1，激光器輸出光束2,激光擴束鏡3,經過激光擴束鏡擴 束后光束4,濾光片5,經過圓錐形反射鏡反射后的光束6,光聲腔7,上蓋反射鏡8,下蓋反射 鏡9,圓錐形反射鏡10,進氣口空氣濾膜11，出氣口空氣濾膜12,抽氣泵13,進氣口電磁閥 14,出氣口電磁閥15,抽氣泵放氣電磁閥16,音頻傳感器17,音頻放大電路18,單片機19,電 磁閥和抽氣泵控制電路。
[0013] 下面利用附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0014] 單片機19發出指令，關閉抽氣泵放氣電磁閥16,打開進氣口電磁閥14和出氣口電 池閥15,打開抽氣泵13,抽氣30分鐘后關閉進氣口電磁閥14和出氣口電池閥15,并打開抽 氣泵放氣電磁閥16,空氣采樣結束。然后單片機19又發出一個指令發出1000赫茲的方波 控制信號控制二氧化碳激光器1，使激光器輸出調制頻率為1〇〇〇赫茲的激光。激光器產生 的激光光束直徑大約為5mm的激光光束2,通過擴束鏡把激光光束擴束成直徑為30毫米的 激光光束4,經擴束的激光光束通過濾光片5進入到光聲腔7。濾光片5選擇帶寬為40納 米、中心波長為10. 55微米的濾光片，這樣進入到光聲腔7的激光是調制頻率為1000赫茲， 中心波長為10. 55微米的激光。SF6的吸收峰值恰好在10. 55微米處，產生光聲效應。激光 光束4進入到光聲腔7后射入到圓錐形反射鏡10,由圓錐形反射鏡10反射后形成空心圓 錐形光束6,光束6入射到上蓋反射鏡8,再由上蓋反射鏡8反射，反射光束入射到下蓋反射 鏡9,再由下蓋反射鏡9反射，如此光束在上蓋反射鏡8和下蓋反射鏡9之間來回反射來達 到增加光程的目的。光程越大激發的氣體就越多，激發的氣體就越多產生的聲音就越大，以 此方法可以使pptv級SF 6含量的氣體產生一定分貝的聲音，產生的聲音通過音頻傳感器17 接收，音頻傳感器17輸出一定的電信號，電信號在經過音頻放大電路18放大送入單片機19 進行數據處理并顯示。根據光聲理論大氣中的SF 6含量越高產生的聲音的分貝數越高，在 單片機19上顯示的數據就越大，在單片機19上顯示大氣中的SF6含量。
【權利要求】
1. 一種基于光聲光譜技術的大氣六氟化硫含量監測裝置包括：二氧化碳激光器1，激 光器輸出光束2,激光擴束鏡3,經過激光擴束鏡擴束后光束4,濾光片5,經過圓錐形反射鏡 反射后的光束6,光聲腔7,上蓋反射鏡8,下蓋反射鏡9,圓錐形反射鏡10,進氣口空氣濾膜 11，出氣口空氣濾膜12,抽氣泵13,進氣口電磁閥14,出氣口電磁閥15,抽氣泵放氣電磁閥 16,音頻傳感器17,音頻放大電路18,單片機19,電磁閥和抽氣泵控制電路20。
2. 其特征：具有激光擴束鏡3,光聲腔7內設置濾光片5,上蓋反射鏡8,下蓋反射鏡9， 在下蓋反射鏡中央設置圓錐形反射鏡10,該裝置并設置進氣口空氣濾膜11，出氣口空氣濾 膜12。
3. 根據權利要求1所述的基于光聲光譜技術的大氣六氟化硫含量的監測裝置，其特征 是：濾光片5選擇帶寬為40納米，中心波長為10. 55微米的濾光片。
【文檔編號】G01N21/25GK104101568SQ201310114880
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月3日 優先權日:2013年4月3日
【發明者】徐元哲, 徐睿英, 趙由之, 徐云升, 曹軍驥 申請人:徐元哲, 徐睿英, 趙由之