本發(fā)明涉及一種用于臭氧監(jiān)測傳感器，屬于大氣監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，臭氧檢測大多采用化學(xué)式方法，但是化學(xué)式檢測技術(shù)都是基于電化學(xué)方法，其檢測過程耗時，精度低，壽命短、穩(wěn)定性差，無法進行實時在線監(jiān)測。并且目前市場上的紫外光吸收法臭氧檢測設(shè)備存在由于采用寬譜鹵素?zé)糇鳛闄z測光源而帶來的成本高、體積大、功耗大、需要濾光片處理、受環(huán)境溫度影響大、光源散射損耗大的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的目前市場上的紫外光吸收法臭氧檢測設(shè)備存在的由于采用寬譜鹵素?zé)糇鳛闄z測光源而帶來的成本高、體積大、功耗大、需要濾光片處理、受環(huán)境溫度影響大、光源散射損耗大的問題?，F(xiàn)提供一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器及其臭氧濃度的檢測方法。

一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器，它包括一號傳感器座、紫外光源、氣室、進氣口管接嘴、溫補鉑電阻、光電探測器、二號傳感器座、兩個tec恒溫控制器、探測器套筒壓板、探測器套筒、出氣口管接嘴、紫外光源套筒和紫外光源套筒壓板，

一號傳感器座和二號傳感器座水平扣合，并在內(nèi)腔形成氣室，紫外光源設(shè)置在氣室的一端，光電探測器設(shè)置在氣室的另一端，

進氣口管接嘴設(shè)置在一號傳感器座和二號傳感器座的上連接處，并與氣室連通，出氣口管接嘴設(shè)置在一號傳感器座和二號傳感器座的下連接處，并與氣室連通；進氣口管接嘴的底部設(shè)置有溫補鉑電阻，溫補鉑電阻用于對臭氧濃度進行溫度補償，

紫外光源通過紫外光源套筒設(shè)置在氣室的一端，紫外光源套筒與紫外光源套筒壓板固定連接，

光電探測器通過探測器套筒設(shè)置在氣室的另一端，探測器套筒與探測器套筒壓板固定連接，

紫外光源的入口和光電探測器的電信號輸出端均設(shè)置有一個tec恒溫控制器，兩個tec恒溫控制器分別用于控制紫外光源和光電探測器的工作溫度。

根據(jù)一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器，氣室的內(nèi)壁上鍍有金屬反光層。

根據(jù)一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器實現(xiàn)臭氧濃度的檢測方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、臭氧氣體通過進氣口管接嘴進入到氣室內(nèi)；

步驟二、啟動光源調(diào)制電路，光源調(diào)制電路產(chǎn)生頻率激勵信號驅(qū)動紫外led光源發(fā)光，紫外led光源發(fā)出的光經(jīng)過氣室到達(dá)光電探測器上，紫外光源信號解調(diào)處理電路接收從光電探測器輸出的光源進行處理，獲得紫外光源的強度值；

步驟三、由于臭氧氣體對紫外光具有吸收作用，所以，步驟二中的光源經(jīng)過含有臭氧氣體的氣室后，光電探測器接收到的紫外光信號強弱將有所變化，再通過比爾-郎伯定律能夠換算出臭氧氣體對紫外光的吸光度，從而得到臭氧氣體的濃度。

本發(fā)明的有益效果為：

采用窄帶紫外led光源作為檢測光源，通過鎖相放大技術(shù)提取微弱的光信號，本發(fā)明針對環(huán)境溫度對監(jiān)測傳感器的影響問題，提出在紫外光源和光源探測器處分別安裝tec恒溫控制器保證其工作溫度，并且在氣室上安裝溫補鉑電阻，用以對臭氧濃度進行溫度補償。通過在氣室內(nèi)壁鍍金屬反光層，減少光源的散射損耗。本申請的傳感器達(dá)到了小型化、低成本、高精度、快速進行臭氧濃度在線檢測的目的，具有很高的實用價值。

本申請與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明采用窄帶紫外led光源作為檢測光源，實現(xiàn)了監(jiān)測傳感器的小型化、低功耗、低成本、無需濾光片等特點。采用鎖相放大技術(shù)，通過調(diào)制、解調(diào)技術(shù)提高了監(jiān)測傳感器的精度，信噪比可以達(dá)到100db，還可以去除由進氣口管接嘴和出氣口管接嘴引入的雜光干擾。在紫外光源和光源探測器處分別設(shè)置tec恒溫控制器，并且在氣室設(shè)置溫補鉑電阻，提高了監(jiān)測傳感器的環(huán)境溫度適應(yīng)性。通過在氣室內(nèi)壁鍍金屬反光層，減少光源的散射損耗，提高了監(jiān)測傳感器的信號強度。

附圖說明

圖1為具體實施方式四所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器的原理示意圖；

圖2為具體實施方式一所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器的主視圖；

圖3為圖2為a-a處剖視圖。

具體實施方式

具體實施方式一：參照圖1至圖3具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器，它包括一號傳感器座1、紫外光源2、氣室3、進氣口管接嘴4、溫補鉑電阻5、光電探測器6、二號傳感器座7、兩個tec恒溫控制器9、探測器套筒壓板10、探測器套筒11、出氣口管接嘴13、紫外光源套筒14和紫外光源套筒壓板15，

一號傳感器座1和二號傳感器座7水平扣合，并在內(nèi)腔形成氣室3，紫外光源2設(shè)置在氣室3的一端，光電探測器6設(shè)置在氣室3的另一端，

進氣口管接嘴4設(shè)置在一號傳感器座1和二號傳感器座7的上連接處，并與氣室3連通，出氣口管接嘴13設(shè)置在一號傳感器座1和二號傳感器座7的下連接處，并與氣室3連通；進氣口管接嘴4的底部設(shè)置有溫補鉑電阻5，溫補鉑電阻5用于對臭氧濃度進行溫度補償，

紫外光源2通過紫外光源套筒14設(shè)置在氣室3的一端，紫外光源套筒14與紫外光源套筒壓板15固定連接，

光電探測器6通過探測器套筒11設(shè)置在氣室3的另一端，探測器套筒11與探測器套筒壓板10固定連接，

紫外光源2的入口和光電探測器6的電信號輸出端均設(shè)置有一個tec恒溫控制器9，兩個tec恒溫控制器9分別用于控制紫外光源2和光電探測器6的工作溫度。

本實施方式中，一號傳感器座1和二號傳感器座7連接后構(gòu)成傳感器的外殼，紫外光源2、氣室3、溫補鉑電阻5、光電探測器6、探測器套筒壓板10、探測器套筒11、紫外光源套筒14和紫外光源套筒壓板15均位于一號傳感器座1和二號傳感器座7的內(nèi)部。圖3中，氣室置于傳感器中間位置，紫外光源通過紫外光源套筒、紫外光源套筒壓板及固定螺釘8安裝在氣室的一端，光電探測器通過探測器套筒壓板、探測器套筒及固定螺釘8安裝在氣室的另一端，進氣口管接嘴及出氣口管接嘴通過螺紋連接分別置于氣室的上下兩側(cè)。

具體實施方式二：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器作進一步說明，本實施方式中，紫外光源2為紫外led光源，光電探測器6為光敏管，兩個tec恒溫控制器9均采用珀爾帖效應(yīng)制成的器件。

具體實施方式三：本實施方式是對具體實施方式一或二所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器作進一步說明，本實施方式中，紫外led光源的波長為253.7nm。

具體實施方式四：本實施方式是對具體實施方式三所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器作進一步說明，本實施方式中，它還包括光源調(diào)制電路和紫外光源信號解調(diào)處理電路，

光源調(diào)制電路產(chǎn)生頻率激勵信號用來驅(qū)動紫外led光源發(fā)光，紫外led光源發(fā)出的光經(jīng)過氣室3到達(dá)光電探測器6上，光電探測器6的電信號輸出端連接紫外光源信號解調(diào)處理電路的輸入端，紫外光源信號解調(diào)處理電路用于對接收到的紫外光源進行處理，獲得紫外光源的強度值。

具體實施方式五：本實施方式是對具體實施方式四所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器作進一步說明，本實施方式中，紫外光源信號解調(diào)處理電路采用鎖相放大技術(shù)提取光信號。

具體實施方式六：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器作進一步說明，本實施方式中，它還包括鉑電阻測溫裝置，鉑電阻測溫裝置設(shè)置在氣室3內(nèi)，鉑電阻測溫裝置用于檢測臭氧氣體的溫度。

具體實施方式七：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器作進一步說明，本實施方式中，兩個tec恒溫控制器9內(nèi)部包括型號為max1978的芯片、tec模塊和比例積分微分補償網(wǎng)絡(luò)，

利用型號為max1978的芯片對tec模塊進行閉環(huán)自動控制，通過比例積分微分補償網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動tec模塊。

本實施方式中，型號為max1978的芯片需要比例積分微分補償網(wǎng)絡(luò)的配合來對tec模塊進行閉環(huán)自動控制及驅(qū)動tec模塊。

具體實施方式八：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器作進一步說明，本實施方式中，利用螺釘8將探測器套筒11和測器套筒壓板10之間固定連接；利用螺釘8將紫外光源套筒14和紫外光源套筒壓板15之間固定連接。

具體實施方式九：本實施方式是對具體實施方式一所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器作進一步說明，本實施方式中，氣室3的內(nèi)壁上鍍有金屬反光層。

本實施方式中，在氣室內(nèi)部，通過鍍金屬反光層，光源散射光被反光層多次反射，到達(dá)光電探測器，減少光損耗。

具體實施方式十：根據(jù)具體實施方式五至九任一項所述的一種基于鎖相放大技術(shù)的臭氧監(jiān)測傳感器實現(xiàn)臭氧濃度的檢測方法，本實施方式中，所述方法包括以下步驟：

步驟一、臭氧氣體通過進氣口管接嘴4進入到氣室3內(nèi)；

步驟二、啟動光源調(diào)制電路，光源調(diào)制電路產(chǎn)生頻率激勵信號驅(qū)動紫外led光源發(fā)光，紫外led光源發(fā)出的光經(jīng)過氣室3到達(dá)光電探測器6上，紫外光源信號解調(diào)處理電路接收從光電探測器6輸出的光源進行處理，獲得紫外光源的強度值；

步驟三、由于臭氧氣體對紫外光具有吸收作用，所以，步驟二中的光源經(jīng)過含有臭氧氣體的氣室3后，光電探測器接收到的紫外光信號強弱將有所變化，再通過比爾-郎伯定律能夠換算出臭氧氣體對紫外光的吸光度，從而得到臭氧氣體的濃度。