一种无人机光纤检测系统的校准装置的制作方法

1.本发明属于气体检测设备技术领域，具体的讲涉及一种无人机光纤检测系统的校准装置。


背景技术：

2.无人机光纤检测系统，是一种可以极大提升测试效率的系统，具有操作简单，无风险，经济效益好等多种优点，对创新环境监测模式，提高环境监管执法能力具有重要意义。
3.利用无人机对污染源进行光学检测的过程中，需要对无人机搭载的光学组件及光纤系统发射和接收到的光学信号进行解析，而光信号的差值，则需要与对应的污染物浓度进行比对标定，才可以获得校准曲线，进而对未知气体进行准确测试。
4.准确的进行校准标定测试，是实现无人机光纤检测系统达到符合应用要求精度的必备装备及步骤。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种无人机光纤检测系统的校准装置。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种无人机光纤检测系统的校准装置及操作方法包括配气箱、气体动态稀释校准器，所述配气箱上开设若干配气口，所述配气口上安装配气管，所述配气管与气体动态稀释校准器连接；所述配气箱底部设有可开合配气箱的挡板；
8.还包括光学组件，所述光学组件包括光源发生器、两个光学探头、气体浓度光学分析仪；所述光学探头一个与光源发生器通过光纤连接用于发射光信号，另一个通过光纤与气体浓度光学分析仪连接用于接收光源发生器发出的光信号，并传输给气体浓度光学分析仪。
9.进一步地，配气箱内部设有用于安装光学探头的卡槽。
10.进一步地，所述配气箱的底部安装有可被外界电机驱动的混合风机。
11.进一步地，所述配气箱的两侧端部设有透射窗，所述透射窗为石英材料；
12.还包括安装架，所述安装架为空心管道，所述安装架的两侧均设有弯折部，所述安装架中部设有汇集部，所述弯折部可分别安装光学探头，与两个光学探头相连的光纤可放置于安装架内部并由汇集部穿出安装架后分别与光源发生器和气体浓度光学分析仪相连，所述弯折部的自由端正对透射窗。
13.进一步地，配气箱侧壁还有可遮挡透射窗的隔板；所述隔板盒配气箱铰接。
14.本发明的工作原理的效果如下：
15.本方案所描述的装置，是一个小型的，已知体积、已知光程长度，且经过表面惰性材料处理的可以实现密闭的小型配气箱，配气箱上开设若干配气口，所述配气口上安装配气管，所述配气管与气体动态稀释校准器连接；所述配气箱底部设有可开合配气箱的挡板，气体动态稀释校准器是现有技术的常规产品，可根据需求通过配气管向配气箱中配置不同
种类和浓度的气体。
16.本方案可以更加实际需求有两种校准方式，方式一是将光学组件的光学探头部分置入本发明的装置内部。此时，本装置内部预先通入活性炭过滤后的洁净空气(或者氮气)，气体浓度光学分析仪将此时的信号值作为零点值。将已知浓度已知体积的某标准气体(如so2)，通过气体动态稀释校准器通入到配气箱内。配气箱内具有气体混合装置的混合风机，使得标准气体能够在较短时间能达到完全混合状态。此时，气体浓度光学分析仪将会得到光信号的变化，将光信号值，与该配气箱内的某标准气体(如so2)的浓度值进行拟合，由此，得到光学信号与某气体浓度值对应的校准点。本方案的气体浓度光学分析仪是现有技术中的常用产品。
17.本方式在使用时可以使用由高及低的浓度稀释办法，具体操作方式例如：抽出一定量的箱内气体并通入同等体积的洁净气体进行补充，对配气箱内气体进行稀释混合，将获得另一个浓度的气体。(例如，抽出一半体积的原气体，并补充同等体积的洁净空气，将获得原浓度一半的气体(排除气体氧化还原反应))。将此时的光信号与气体浓度进行拟合，获得新的浓度对应的校准点。以此类推，直到获得足够的校准点，制作出校准曲线。
18.在不同浓度的气体状态下，可以分别使用不同类型光源(uv，ir)进行测试，甚至，可以设置水汽发生装置，对不同类型光源，受到水汽影响造成的光信号变化做出评估，从而真实模拟或校准光学系统。也可以同时通入几种已知浓度的不同类型气体并混合，用以验证不同类型光源在混合气体环境下的抗干扰能力及检测能力。
19.由于采用的是稀释方式，直到最终配气箱内该种气体浓度变为零，光学信号恢复至初始值。通过本方式，可以有效检测和验证测试系统的光学灵敏度，同时也避免了由于高浓度气体，对系统造成的吸附或者残留污染而对实际测试结果造成误差。
20.本装置用于检测系统的校准比对工作。由于系统结构简单，可以与光学检测系统搭载在同一平台上，在光学检测系统投入测试运行工作之前，进行日常的单点校准工作。也可以定期进行多点校准曲线绘制工作，具有高度灵活性。
21.方式二是将本发明的光学探头安装在安装架上，安装架中部设有汇集部，所述弯折部可分别安装光学探头，与两个光学探头相连的光纤可放置于安装架内部并由汇集部穿出安装架后分别与光源发生器和气体浓度光学分析仪相连，所述弯折部的自由端正对透射窗。光源发生器发出的光，将通过透射窗后经过配气箱内部在有另一端的透射窗到达另一个光学探头进而传送到气体浓度光学分析仪进行分析；因为密封的配气箱，可以事先通入空气，此时测量，获得基础光信号值。其后，将已知浓度的标准气体(如so2)再次通入，再次进行测量，获得该浓度气体对应的光信号值，其差值，便是由于该浓度气体所引起的光信号值变化。通过气体动态稀释校准器可以获得不同浓度条件的气体，通入其中并测量，获得不同浓度条件下的光信号差值，拟合形成多个浓度与光信号所对应形成的校准点，完成校准曲线的绘制。
22.(关于校准曲线，是将已知浓度气体的浓度值作为x值，在该浓度下测得的光信号值作为y值，两个值在xy轴坐标系内构成一个点。若干不同浓度及对应光信号分别获得若干个点，所连接而成的曲线。在测试未知浓度样品时，设备将获得的光信号，与该曲线进行比对，从而得出对应的待测气体的测试值。)
23.本方案能够在已知浓度的气体环境下，完成光源，检测系统的状态检查，信号测
量，校准曲线绘制等工作。使得对未知污染源气体样品的准确检测成为可能。
附图说明
24.图1是本发明一种无人机光纤检测系统的校准装置的实施例1的结构示意图；
25.图2是本发明一种无人机光纤检测系统的校准装置的实施例2的结构示意图。
26.附图标记包括：配气箱1、光学探头2、卡槽3、光纤4、光源发生器5、气体浓度光学分析仪6、气体动态稀释校准器7、配气孔8、配气管9、混合风机10、透射窗11、弯折部12、汇集部13。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围内。
30.实施例1
31.如图1所示，一种无人机光纤检测系统的校准装置，包括配气箱1、气体动态稀释校准器7，所述配气箱1上开设若干配气口，所述配气口上安装配气管9，所述配气管9与气体动态稀释校准器7连接；所述配气箱1底部设有可开合配气箱1的挡板；
32.还包括光学组件，所述光学组件包括光源发生器5、两个光学探头2、气体浓度光学分析仪6；所述光学探头2一个与光源发生器5通过光纤4连接用于发射光信号，另一个通过光纤4与气体浓度光学分析仪6连接用于接收光源发生器5发出的光信号，并传输给气体浓度光学分析仪6。
33.配气箱1内部设有用于安装光学探头2的卡槽3。
34.配气箱1的底部安装有可被外界电机驱动的混合风机10。
35.具体工作过程：
36.本方案所描述的装置，是一个小型的，已知体积、已知光程长度，且经过表面惰性材料处理的可以实现密闭的小型配气箱1，配气箱1上开设若干配气口，所述配气口上安装配气管9，所述配气管9与气体动态稀释校准器7连接；所述配气箱1底部设有可开合配气箱1的挡板，气体动态稀释校准器7是现有技术的常规产品，可根据需求通过配气管9向配气箱1中配置不同种类和浓度的气体。使用时将光学组件的光学探头2部分置入本发明的装置内
部。此时，本装置内部预先通入活性炭过滤后的洁净空气(或者氮气)，气体浓度光学分析仪6将此时的信号值作为零点值。将已知浓度已知体积的某标准气体(如so2)，通过气体动态稀释校准器7通入到配气箱1内。配气箱1内具有气体混合装置的混合风机10，使得标准气体能够在较短时间能达到完全混合状态。此时，气体浓度光学分析仪6将会得到光信号的变化，将光信号值，与该配气箱1内的某标准气体(如so2)的浓度值进行拟合，由此，得到光学信号与某气体浓度值对应的校准点。本方案的气体浓度光学分析仪6是现有技术中的常用产品。
37.本方式在使用时可以使用由高及低的浓度稀释办法，具体操作方式例如：抽出一定量的箱内气体并通入同等体积的洁净气体进行补充，对配气箱1内气体进行稀释混合，将获得另一个浓度的气体。(例如，抽出一半体积的原气体，并补充同等体积的洁净空气，将获得原浓度一半的气体(排除气体氧化还原反应))。将此时的光信号与气体浓度进行拟合，获得新的浓度对应的校准点。以此类推，直到获得足够的校准点，制作出校准曲线。
38.在不同浓度的气体状态下，可以分别使用不同类型光源(uv，ir)进行测试，甚至，可以设置水汽发生装置，对不同类型光源，受到水汽影响造成的光信号变化做出评估，从而真实模拟或校准光学系统。也可以同时通入几种已知浓度的不同类型气体并混合，用以验证不同类型光源在混合气体环境下的抗干扰能力及检测能力。
39.由于采用的是稀释方式，直到最终配气箱1内该种气体浓度变为零，光学信号恢复至初始值。通过本方式，可以有效检测和验证测试系统的光学灵敏度，同时也避免了由于高浓度气体，对系统造成的吸附或者残留污染而对实际测试结果造成误差。
40.本装置用于检测系统的校准比对工作。由于系统结构简单，可以与光学检测系统搭载在同一平台上，在光学检测系统投入测试运行工作之前，进行日常的单点校准工作。也可以定期进行多点校准曲线绘制工作，具有高度灵活性。
41.实施例2
42.如图2所示实施例2与实施例1的区别在于，所述配气箱1的两侧端部设有透射窗11，所述透射窗11为石英材料；
43.还包括安装架，所述安装架为空心管道，所述安装架的两侧均设有弯折部12，所述安装架中部设有汇集部13，所述弯折部12可分别安装光学探头2，与两个光学探头2相连的光纤4可放置于安装架内部并由汇集部13穿出安装架后分别与光源发生器5和气体浓度光学分析仪6相连，所述弯折部12的自由端正对透射窗11。
44.配气箱1侧壁还有可遮挡透射窗11的隔板(图中未画出)；所述隔板盒配气箱1铰接。
45.使用时，将本发明的光学探头2安装在安装架上，安装架中部设有汇集部13，所述弯折部12可分别安装光学探头2，与两个光学探头2相连的光纤4可放置于安装架内部并由汇集部13穿出安装架后分别与光源发生器5和气体浓度光学分析仪6相连，所述弯折部12的自由端正对透射窗11。光源发生器5发出的光，将通过透射窗11后经过配气箱1内部在有另一端的透射窗11到达另一个光学探头2进而传送到气体浓度光学分析仪6进行分析；因为密封的配气箱1，可以事先通入空气，此时测量，获得基础光信号值。其后，将已知浓度的标准气体(如so2)再次通入，再次进行测量，获得该浓度气体对应的光信号值，其差值，便是由于该浓度气体所引起的光信号值变化。通过气体动态稀释校准器7可以获得不同浓度条件的
气体，通入其中并测量，获得不同浓度条件下的光信号差值，拟合形成多个浓度与光信号所对应形成的校准点，完成校准曲线的绘制。
46.(关于校准曲线，是将已知浓度气体的浓度值作为x值，在该浓度下测得的光信号值作为y值，两个值在xy轴坐标系内构成一个点。若干不同浓度及对应光信号分别获得若干个点，所连接而成的曲线。在测试未知浓度样品时，设备将获得的光信号，与该曲线进行比对，从而得出对应的待测气体的测试值。)
47.本方案能够在已知浓度的气体环境下，完成光源，检测系统的状态检查，信号测量，校准曲线绘制等工作。使得对未知污染源气体样品的准确检测成为可能。
48.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。