本實用新型是有關(guān)于一種氣體偵測系統(tǒng)，旨在提供一種至少二不同波長且頻寬范圍為1nm～1000nm的寬頻的光源可偵測待測氣體，并經(jīng)由數(shù)據(jù)比對而可確定待側(cè)氣體的種類及濃度的氣體偵測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

PM2.5已被國際WHO承認為一級致癌物，2012年5月，環(huán)保署發(fā)布“空氣品質(zhì)標準修正草案”，將PM2.5納入臺灣地區(qū)空氣品質(zhì)管制并啟動標準監(jiān)測，是30年來重大的空氣品質(zhì)立法。細懸浮微粒PM2.5指空氣中氣動粒徑等于或小于2.5微米(μm)的粒狀污染物，其形成可分為原生性及衍生性，PM2.5的前趨物主要以碳、硫氧化物、氮氧化物、氨、VOCs等構(gòu)成，減量策略即著重減少其前趨物產(chǎn)生。目前《空氣污染防治法》只管室外、不管室內(nèi)，但在室內(nèi)空氣不易流通，污染可能更大。國人每人每天約有80～90％的時間處于室內(nèi)環(huán)境中(包括在住家、辦公室或其他建筑物內(nèi))，室內(nèi)空氣品質(zhì)的良窳，直接影響工作品質(zhì)及效率，因此室內(nèi)空氣污染物對人體健康影響應(yīng)當受到重視。

故利用氣體偵測系統(tǒng)可監(jiān)測住家、公共空間或工作場所的環(huán)境氣體變化，可偵測環(huán)境中有毒物質(zhì)的氣體濃度變化，以供改善空氣品質(zhì)，亦可應(yīng)用在醫(yī)學的檢測，檢測病人的呼吸氣體，以得知疾病的種類。

一般的氣體偵測系統(tǒng)大部分皆采用化學方式偵測或是光學方式偵測。對于采用化學反應(yīng)方式偵測氣體方面，除了反應(yīng)的速度較慢以外，在系統(tǒng)使用一段時間后，就必須更換偵測吸附材料，造成使用成本較高也不便。另外，在光學量測方式方面，習知氣體偵測系統(tǒng)屬于單光源 (single-beam)光學感測器，利用一寬頻光源配合濾光片，或是使用單一波長雷射來做為偵測光源，并針對不同待測氣體選用不同波長的濾波片或雷射，其結(jié)構(gòu)較為復雜，且成本較高。而濾光片的過濾頻寬難以縮小也影響了偵測的精準度。

然而，傳統(tǒng)的氣體偵測系統(tǒng)無法同時偵測多波長波段的吸收峰，當某特定波段包含多個不同氣體的吸收譜線時，會影響待測氣體偵測的精確度及準確性。為了有效辨別，需要改量測其他吸收較弱的譜線，搭配高靈敏度的訊號偵測器，或是使用頻寬更精確穩(wěn)定的雷射光源，兩者皆會大幅提高偵測系統(tǒng)的復雜度及使用成本。因此研發(fā)一種改良的氣體偵測系統(tǒng)，可簡單有效地量測待測氣體是有其必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所解決的技術(shù)問題即在提供一種結(jié)構(gòu)簡單，利用至少二不同波長且頻寬范圍為1nm～1000nm的寬頻的光源可偵測待測氣體，并經(jīng)由數(shù)據(jù)比對而可確定待側(cè)氣體的種類及濃度，并可降低生產(chǎn)成本的技術(shù)手段。

本實用新型所采用的技術(shù)手段如下所述。

提出一種氣體偵測系統(tǒng)，至少包含有：一腔室，供容置待測氣體；至少一第一寬頻光源及第二寬頻光源，該第一寬頻光源及第二寬頻光源的頻寬范圍為1nm～1000nm，于該腔室一側(cè)分別投射至少二不同波段范圍的照射光源至該腔室內(nèi)；至少一壓力感測器(或聲波感測器)，用以偵測腔室內(nèi)的壓力變化(或聲波大小)，并輸出一對應(yīng)的光聲訊號；一數(shù)據(jù)資料庫，數(shù)據(jù)資料庫儲存有對應(yīng)特定氣體種類及濃度的光聲訊號的標準圖譜；以及一分析單元，將該光聲訊號與該數(shù)據(jù)資料庫進行比對，以確定待側(cè)氣體的種類及濃度。

依據(jù)上述技術(shù)特征，氣體偵測系統(tǒng)設(shè)有至少一第一寬頻光源以及至少一第二寬頻光源對該待測氣體進行照射，該第一、第二寬頻光源分別發(fā)出至少二不同波長的照射光源。

依據(jù)上述技術(shù)特征，進一步設(shè)有至少一光束傳導單元，可供對應(yīng)至少一第二寬頻光源，使其至少一第二寬頻光源投射至腔室內(nèi)。

本實用新型所產(chǎn)生的技術(shù)效果：本實用新型利用至少二不同波長且頻寬范圍為1nm～1000nm的寬頻的光源可偵測待測氣體，可舍棄常見的濾光片的使用可大幅縮小系統(tǒng)尺寸且藉由元件結(jié)構(gòu)與參數(shù)的調(diào)整，可同時對特定氣體的所有吸收峰做多波長的偵測，相較于常見的單光源光學感測器能更簡單有效地量測特定氣體的種類與濃度。

附圖說明

圖1為本實用新型中氣體偵測方法的流程步驟示意圖。

圖2為本實用新型中氣體偵測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖號說明：

氣體偵測系統(tǒng)1

腔室10

第一寬頻光源20

壓力感測器30

數(shù)據(jù)資料庫40

分析單元50

第二寬頻光源70

光束傳導單元80。

具體實施方式

請參閱圖1所示，為本實用新型中氣體偵測方法的流程步驟示意圖。首先，本實用新型的氣體偵測方法，至少包含下列步驟。

步驟a、提供至少二不同波長且頻寬范圍為1nm～1000nm的寬頻光源分別對一待測氣體進行照射，根據(jù)照射該待測氣體輸出一對應(yīng)的光聲訊號；其中，寬頻光源照射待測氣體時，如果光的頻率與待測氣體的吸收頻段相同，則氣體分子將吸收部分光。待測氣體的濃度越高，就有越多的光被吸收。因為氣體吸收能量其內(nèi)部便產(chǎn)生壓力變化，此壓力變化的頻率會跟光源強度的調(diào)變頻率一致，當光源以聲波頻率調(diào)變時，此壓力變化就會產(chǎn)生聲波，亦即光聲訊號。例如：可利用微機電麥克風當作壓力感測器，將光聲訊號讀取出來；或者在本步驟a中寬頻光源在照射待測氣體后，可先偵測動態(tài)壓力變化產(chǎn)生一對應(yīng)的聲波訊號，即為光聲訊號。

其中，該步驟a中亦可提供至少一第一寬頻光源及第二寬頻光源，該第一、第二寬頻光源與調(diào)變器連結(jié)分別發(fā)出至少二不同波長的照射光源而分別對待測氣體進行照射。本案實施例中，該至少一寬頻光源為紅外光，亦或者該至少一寬頻光源可以為頻寬范圍為1nm～1000nm的多縱模雷射。

步驟b、提供一數(shù)據(jù)資料庫，該數(shù)據(jù)資料庫儲存有對應(yīng)該光聲訊號的特定氣體種類及濃度。

步驟c、由測得該光聲訊號與該數(shù)據(jù)資料庫進行比對，以確定待側(cè)氣體的種類及濃度。

請同時參閱圖2所示為本實用新型中氣體偵測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型的氣體偵測系統(tǒng)1，其至少包含有：

一腔室10，可供容置待測氣體；

至少二寬頻光源，于該腔室10一側(cè)投射至少二不同波長的照射光源至該腔室10內(nèi)，如圖所示的實施例中，該氣體偵測系統(tǒng)設(shè)有至少一第一寬頻光源20以及至少一第二寬頻光源70對該待測氣體進行照射，該第一、第二寬頻光源20、70分別發(fā)出至少二不同波長的照射光源，而分別對待測氣體進行照射。

至少一感測器，用以偵測該腔室10內(nèi)的待測氣體動態(tài)壓力變化，例如可以為壓力感測器30而可偵測待測氣體動態(tài)的壓力變化，并輸出一對應(yīng)的光聲訊號；亦可以將壓力感測器替換為聲波感測器，可偵測腔室內(nèi)的聲波大小，而同樣可輸出一對應(yīng)的光聲訊號；

一數(shù)據(jù)資料庫40，該數(shù)據(jù)資料庫40儲存有對應(yīng)該光聲訊號的特定氣體種類及濃度；以及

一分析單元50，分別與該壓力感測器30及數(shù)據(jù)資料庫40連接，以接收該光聲訊號，將該光聲訊號與該數(shù)據(jù)資料庫進行比對，以確定待側(cè)氣體的種類及濃度。當然，該分析單元可進一步將所測得待側(cè)氣體的種類及濃度等結(jié)果輸出，例如可進一步連接電子部品(例如電腦或手持裝置) 或顯示器，可供使用者可得知檢測結(jié)果。

另外，進一步設(shè)有至少一光束傳導單元80，可供對應(yīng)至少一第二寬頻光源70，使其至少一第二寬頻光源70投射至該腔室10內(nèi)，該至少一寬頻光源可以發(fā)光二極管或多縱模雷射。當然，該至少一第一寬頻光源以及至少一第二寬頻光源可以同時進行照射或部分進行照射，而可相互搭配形成不同組數(shù)據(jù)與資料庫做比對。

本實用新型利用至少二不同波長且頻寬范圍為1nm～1000nm的寬頻的光源(可以為發(fā)光二極管或者多縱模雷射)可偵測待測氣體，可舍棄常見的濾光片的使用可大幅縮小系統(tǒng)尺寸且藉由元件結(jié)構(gòu)與參數(shù)的調(diào)整，可同時對特定氣體的所有吸收峰做多波長的偵測，相較于常見的單光源光學感測器能更簡單有效地量測特定氣體的種類與濃度。