氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备及方法与流程
本发明涉及氯乙烯监测，特别是涉及一种氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备及方法。
背景技术：
1、氯乙烯致癌且易燃爆，属于危险化学品重大危险源；泄漏监测，常规采用固定点催化燃烧或电化学传感器进行检测，只能对布置的监测点附近气体抽样检测，一般需要较高浓度才能检出，普遍存在测量速度慢、灵敏度低、距离有限、易受环境干扰失效等问题。如何实现大范围区域同时、高灵敏检测，是氯乙烯生产、储存、使用等场合的重要安全问题。
2、国内目前未有开放光路氯乙烯远距离检测装备，难点在于环境干扰气体（乙烯、氯气、氯乙烷、水蒸汽等）和系统底噪干扰。由于氯乙烯原子/分子振-转能级较低，决定吸收特征峰位于中红外波段，在中红外波段的连续激光器调制速度慢，功率较低，对检测精度、动态范围和检测速度均有一定的影响。
3、因此，如何设计一种能够实现远距离、高精度且快速测量氯乙烯的装备及方法，成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备及方法，可实现远距离、高精度且快速测量氯乙烯的浓度。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案。
3、第一方面，本发明提供了一种氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备包括。
4、中红外激光发射模块，用于调制窄频率中红外激光束，得到调制后的窄频率中红外激光束。
5、中红外滤光模块，用于对所述调制后的窄频率中红外激光束进行过滤，得到过滤后的光束。
6、多点位角锥反射棱镜阵列，用于对所述过滤后的光束进行反射，得到反射后的光束。
7、所述中红外滤光模块，还用于对所述反射后的光束进行二次过滤，得到二次过滤后的光束。
8、光信号聚焦接收模块，用于对所述二次过滤后的光束进行光电信号转换，得到电流信号。
9、锁相放大器，用于将所述电流信号转化为电压信号并放大，同时最大限度抑制噪声，获得最大的信噪比。
10、数据采集存储处理模块，用于将所述电流信号和所述电压信号转换为数字信号并存储；基于所述数字信号确定发射后中红外激光特定波段特征峰值；基于发射前中红外激光特定波段特征峰值和所述发射后中红外激光特定波段特征峰值，确定中红外激光特定波段特征峰值的差值和比值；还用于基于所述中红外激光特定波段特征峰值的差值和比值以及氯乙烯浓度反演算法进行反演，得到反演后的氯乙烯浓度；所述氯乙烯浓度反演算法为基于神经网络方法建立的窄频中红外波长特定特征峰值差值和比值与氯乙烯浓度的关联关系及函数。
11、第二方面，本发明提供了一种氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测方法，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测方法是基于上述所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备实现的，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测方法包括。
12、利用中红外激光发射模块调制窄频率中红外激光束，得到调制后的窄频率中红外激光束。
13、利用中红外滤光模块对所述调制后的窄频率中红外激光束进行过滤，得到过滤后的光束。
14、利用多点位角锥反射棱镜阵列对所述过滤后的光束进行反射，得到反射后的光束。
15、利用所述中红外滤光模块对所述反射后的光束进行二次过滤，得到二次过滤后的光束。
16、利用光信号聚焦接收模块对所述二次过滤后的光束进行光电信号转换，得到电流信号。
17、利用锁相放大器将所述电流信号转化为电压信号并放大，同时最大限度抑制噪声，获得最大的信噪比。
18、利用数据采集存储处理模块将所述电流信号和所述电压信号转换为数字信号并存储；基于所述数字信号确定发射后中红外激光特定波段特征峰值；基于发射前中红外激光特定波段特征峰值和所述发射后中红外激光特定波段特征峰值，确定中红外激光特定波段特征峰值的差值和比值；基于所述中红外激光特定波段特征峰值的差值和比值以及氯乙烯浓度反演算法进行反演，得到反演后的氯乙烯浓度；所述氯乙烯浓度反演算法为基于神经网络方法建立的窄频中红外波长特定特征峰值差值和比值与氯乙烯浓度的关联关系及函数。
19、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
20、本发明提供了一种氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备及方法，通过中红外激光发射模块、中红外滤光模块、多点位角锥反射棱镜阵列、光信号聚焦接收模块、锁相放大器和数据采集存储处理模块的配合使用，可以获取发射前中红外激光特定波段特征峰值和发射后中红外激光特定波段特征峰值，进而确定中红外激光特定波段特征峰值的差值和比值；最后基于所述中红外激光特定波段特征峰值的差值和比值以及氯乙烯浓度反演算法进行反演，即可得到反演后的氯乙烯浓度。与现有技术相比，本发明可实现远距离、高精度且快速测量氯乙烯的浓度。
技术特征：
1.一种氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备包括：
2.根据权利要求1所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备还包括：
3.根据权利要求1所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备还包括：
4.根据权利要求1所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备还包括：
5.根据权利要求1所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备还包括：
6.根据权利要求1所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述中红外激光发射模块包括：量子级联中红外激光器和电流温控自适应调节模组；
7.根据权利要求1所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述多点位角锥反射棱镜阵列包括：
8.根据权利要求1所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述光信号聚焦接收模块包括：抛物镜和中红外光电探测器；
9.根据权利要求2所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备，其特征在于，所述半导体温湿度控制模块包括：温湿度传感器、半导体温度调节器和除湿器；
10.一种氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测方法，其特征在于，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测方法是基于如权利要求1-9任一项所述的氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备实现的，所述氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测方法包括：
技术总结
本发明公开了一种氯乙烯远距离开放光程中红外脉冲激光监测装备及方法，涉及氯乙烯监测技术领域，该装备包括：中红外激光发射模块、中红外滤光模块、多点位角锥反射棱镜阵列、光信号聚焦接收模块、锁相放大器和数据采集存储处理模块。该设备可以获取发射前中红外激光特定波段特征峰值和发射后中红外激光特定波段特征峰值，进而确定中红外激光特定波段特征峰值的差值和比值；最后基于所述中红外激光特定波段特征峰值的差值和比值以及氯乙烯浓度反演算法进行反演，即可得到反演后的氯乙烯浓度。与现有技术相比，本发明可实现远距离、高精度且快速测量氯乙烯的浓度。
技术研发人员：陈昇,俞跃,何萌,李天天,谢国山,李子争,韩继鹏,王炳捷,贾彤华,程光旭
受保护的技术使用者：中国特种设备检测研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5