專利名稱：一種光干涉甲烷濃度檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光干涉儀技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用光干涉儀對甲烷濃度進行檢測的儀器。
背景技術(shù)：
雅明干涉儀是憑借肉眼觀測讀數(shù)，獲取的甲烷濃度值，這種方式讀數(shù)誤差較大，儀器的自動化程度低。由于肉眼對光干涉條紋的形態(tài)分辨能力低，不能夠明確的觀測出由于環(huán)境溫度壓力上升或下降造成的機械應(yīng)力形變所帶來的儀器系統(tǒng)誤差。在梁銓廷所著物理光學(xué)上講述過瑞利干涉儀形成兩組相互參考而獲得氣體折射率的方法，后來在文獻敘述中公開過一種采用差分法來進行甲烷濃度檢測的方式，但其無法準(zhǔn)確的消除由于溫度所造成光路機械形變而帶來的干涉儀的系統(tǒng)誤差。在光路結(jié)構(gòu)中存在著一定的調(diào)節(jié)機構(gòu)，由于環(huán)境的變化或者是調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)機械應(yīng)力的作用可能會造成調(diào)節(jié)機構(gòu)微小的形變，這種形變是無法避免的，它會使光路中鏡面不同程度的傾斜，從而導(dǎo)致最終成像條紋的傾斜，如果此時再采用差分檢測則不能消除系統(tǒng)誤差。如圖2所示，由于調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的機械變動條紋出現(xiàn)了傾斜的狀況，再加上只有空氣的氣室后如圖3所示。對上圖的零級條紋進行計算機圖像特征提取得到(如圖4所示)，我們可以很明顯的看出如果將A點作為B點的參考則系統(tǒng)其實也已經(jīng)產(chǎn)生了誤差Λ E，且Λ E會隨著條紋的傾斜變化，無法獲得固定的Λ E。只有對系統(tǒng)誤差采取抑制的辦法，才能獲得準(zhǔn)確的測量值。
發(fā)明內(nèi)容針對以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型的目的在于提供一種使甲烷濃度檢測精確提高、系統(tǒng)誤差減小的光干涉甲烷濃度檢測儀器，為達到上述 目的，本實用新型的技術(shù)方案是:一種光干涉甲烷濃度檢測儀，包括雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置1、數(shù)字式圖像傳感器I1、圖像分析電路III，其特征在于還包括甲烷濃度運算器IV ；其中所述雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置I提供測量所需的干涉條紋，數(shù)字式圖像傳感器II對所述干涉條紋的圖像信號進行轉(zhuǎn)化形成彩色數(shù)字信號，將該數(shù)字信號輸出給圖像分析電路III進行采集與處理，并由甲烷濃度運算器IV對采集處理的結(jié)果進行運算得出甲烷濃度，甲烷濃度運算器的數(shù)據(jù)存儲于圖像分析電路III，其中甲烷濃度運算器IV包括:信號轉(zhuǎn)換裝置:用于將圖像分析電路III采集雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置I的圖像
數(shù)字信號『gMXJbJ轉(zhuǎn)換為亮度
數(shù)字信號片&][八]的信號轉(zhuǎn)換模塊；位置坐標(biāo)比較器:用于獲得雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置I的空氣氣室和采樣氣室的亮度最大值的位置坐標(biāo)？1M和？2W ；線段擬合器:用于分別將所述空氣氣室和采樣氣室的亮度最大值和￠2[瀏擬合成線段 L1: y-a^-b^O 和 L2: y-a2x_b2=0 ；干涉條紋移動距離計算裝置:用于計算出點到直線L2的距離&，并采用求平均數(shù)的公式計算得到采樣區(qū)干涉條紋的移動距離Λ L ；折射率計算裝置:用于獲得當(dāng)前溫度、大氣壓力下空氣的折射率II1及純甲烷狀態(tài)下的折射率η2;甲烷濃度運算裝置:用于計算出當(dāng)前采樣區(qū)的甲烷值；所述位置坐標(biāo)比較器通過冒泡比較法獲得空氣氣室和采樣氣室的亮度最大值的位置坐標(biāo)？IW和。本實用新型的優(yōu)點及有益效果如下:1、由于本實用新型采用數(shù)字圖像傳感器，且用將采集到的數(shù)字信號通過亮度轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換成亮度信號，用冒泡比較法能夠準(zhǔn)確的找到亮度最大值的位置坐標(biāo)；2、采用在采樣側(cè)選取采樣條紋的零點位置，比以往的在空氣氣室選取零點位置更加準(zhǔn)確，求得的干涉條紋的移動距離更加準(zhǔn)確；3利用甲烷檢定儀對項進行檢定，排除由于光源波長λ和氣室長度
加工誤差以及計算條紋寬度(C-B)帶來的系統(tǒng)誤差。該方法提高了甲烷檢測儀的檢測精度。
·圖1是本實用新型一實施例光干涉甲烷濃度檢測儀的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型流程圖圖3是干涉條紋傾斜圖；圖4是干涉條紋加入氣室后的條紋；圖5是干涉條紋的誤差示意圖；圖6是干涉條紋的移動距離Lm示意具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出一個非限定性的實施例對本實用新型作進一步的闡述。如圖1所示，為本實用新型一實施例光干涉甲烷濃度檢測儀器的結(jié)構(gòu)圖，一種光干涉甲烷濃度檢測儀，包括雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置1、數(shù)字式圖像傳感器I1、圖像分析電路III，其特征在于還包括甲烷濃度運算器IV ;其中所述雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置I提供測量所需的干涉條紋，數(shù)字式圖像傳感器II對所述干涉條紋的圖像信號進行轉(zhuǎn)化形成彩色數(shù)字信號，將該數(shù)字信號輸出給圖像分析電路III進行采集與處理，并由甲烷濃度運算器IV對采集處理的結(jié)果進行運算得出甲烷濃度，甲烷濃度運算器的數(shù)據(jù)存儲于圖像分析電路III，其中甲烷濃度運算器IV包括:信號轉(zhuǎn)換裝置:用于將圖像分析電路III采集雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置I的圖像數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為亮度數(shù)字信號PbJbJ的信號轉(zhuǎn)換模塊；位置坐標(biāo)比較器:用于獲得雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置I的空氣氣室和采樣氣室的亮度最大值的位置坐標(biāo)和？2[ ]；[0028]線段擬合器:用于分別將所述空氣氣室和采樣氣室的亮度最大值和f 2[喇?dāng)M合成線段 L1: y-ajX-b^O 和 L2: y-a2x_b2=0 ；干涉條紋移動距離計算裝置:用于計算出點到直線L2的距離和，并采用求平均數(shù)的公式計算得到采樣區(qū)干涉條紋的移動距離Λ L ；折射率計算裝置:用于獲得當(dāng)前溫度、大氣壓力下空氣的折射率Ii1及純甲烷狀態(tài)下的折射率η2;甲烷濃度運算裝置:用于計算出當(dāng)前采樣區(qū)的甲烷值；所述位置坐標(biāo)比較器通過冒泡比較法獲得空氣氣室和采樣氣室的亮度最大值的位置坐標(biāo)WW和？2[ ]。與本文同一申請人于2011年11月27日提交的申請?zhí)枮?01120415270.0的名稱為智能光干涉氣體測定裝置即為本實用新型中所指雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置I，申請人于2011年10月27日提交的申請?zhí)枮?01120415279.1的一種光干涉圖像采集與處理電路，即為本實用新型中所指圖像分析電路III ；I)采集彩色數(shù)字圖像傳感器產(chǎn)生的RGB565數(shù)字信號，并將數(shù)字信號填入如下表的二維數(shù)組中。
權(quán)利要求1.一種光干涉甲烷濃度檢測儀，包括雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置1、數(shù)字式圖像傳感器I1、圖像分析電路III，其特征在于還包括甲烷濃度運算器IV ； 其中所述雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置I提供測量所需的干涉條紋，數(shù)字式圖像傳感器II對所述干涉條紋的圖像信號進行轉(zhuǎn)化形成彩色數(shù)字信號，將該數(shù)字信號輸出給圖像分析電路III進行采集與處理，并由甲烷濃度運算器IV對采集處理的結(jié)果進行運算得出甲烷濃度，甲烷濃度運算器的數(shù)據(jù)存儲于圖像分析電路III。
專利摘要本實用新型公開了一種光干涉甲烷濃度檢測儀，包括雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置Ⅰ、數(shù)字式圖像傳感器Ⅱ、圖像分析電路Ⅲ,其特征在于還包括甲烷濃度運算器Ⅳ；其中所述雅明光干涉儀條紋發(fā)生裝置Ⅰ提供測量所需的干涉條紋，數(shù)字式圖像傳感器Ⅱ?qū)λ龈缮鏃l紋的圖像信號進行轉(zhuǎn)化形成彩色數(shù)字信號，將該數(shù)字信號輸出給圖像分析電路Ⅲ進行采集與處理，并由甲烷濃度運算器Ⅳ對采集處理的結(jié)果進行運算得出甲烷濃度，甲烷濃度運算器的數(shù)據(jù)存儲于圖像分析電路Ⅲ；本實用新型提供了一種使甲烷濃度檢測精度提高、系統(tǒng)誤差減小的光干涉甲烷濃度檢測儀。
文檔編號G01N21/45GK203053861SQ20122070968
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者夏飛, 李鵬君, 陸飛, 陳均 申請人:重慶一心儀器儀表有限公司