本申请涉及光离子传感器,尤其涉及一种无极紫外光离子传感器驱动方法、装置、设备及存储介质。
背景技术:
1、无极紫外光离子化传感器工作时,通过内部高压模块产生的峰-峰值为1500v左右、频率为150khz左右的射频震荡,通过驱动电极施加在无极紫外灯上。无极紫外灯内部充有稀薄的工作介质,通常是惰性气体、氘或者氚等气体。射频电压通过驱动电极产生高频的电磁场,在电磁场的作用下无极紫外灯内的工作气体发生电离,并产生雪崩效应持续电离,工作气体分子电离的同时又发生复合并释放光子。紫外光子透过紫外灯窗口进入传感器的电离室与被测气体分子碰撞,如果被测气体的电离能低于无极紫外灯发射光子能量,就有可能被电离成带正电的离子和带负电的电子。在电离室内受偏置电极和离子收集电极构成的电场作用下,被电离的离子和电子被分离,并分别向相对低电位的离子收集电极和相对高电位偏置电极漂移。此时在离子收集电极就产生一个与被电离离子数目所关联的电流,检测这个电流的大小,便可计算出相对应的被测气体浓度。
2、光离子化传感器工作时,其电离室内被测气体分子在被电离的同时也伴随着复合,是一个动态的过程。光离子化传感器一个突出的优点,其分辨率极好,可以达到1ppb以下,当然这需要无极紫外的输出光足够强,才能有效电离样品中微量的被测样品分子,以保证其有足够好的分辨率。但当被测气体分子浓度较高时,由于被电离的离子浓度越来越高,此时电离和复合的速度逐渐趋近,甚至复合的速度大于电离的速度,就会出现所谓的饱和现象。此时被测样品浓度的增加,并不会使离子收集电极上的离子流信号增加,有时信号甚至不升反降。
3、在实际应用中,如环境检测,石油化工管路泄露监测等场合,往往现场环境未知,真实浓度不可预料,这时希望同一个传感器即可以ppb级别的极低浓度,又能有效检测几千甚至上万ppm的高浓度环境。通常为了满足这种高分辨率大量程的应用状况,人们一般会采用低输出强度的无极紫外灯,使其在高浓度处不饱和,采用信号极度放大的方式来进行极低低浓度检测。实际上这时噪声也被放大,有时甚至信号已经被噪声所淹没,所以单纯靠电路放大已经不能有效检测所关注的ppb级别的极低浓度。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此,本申请的第一个目的在于提出一种无极紫外光离子传感器驱动方法,旨在通过控制电路及智能算法相配合的自适应频率匹配功能,提供一种动态测量范围宽广的多用途光离子化传感器。
3、本申请的第二个目的在于提出一种无极紫外光离子传感器驱动装置。
4、本申请的第三个目的在于提出一种电子设备。
5、本申请的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
6、为达上述目的,本申请第一方面实施例提出了一种无极紫外光离子传感器驱动方法,包括:
7、在无极紫外光离子传感器对待测气体进行浓度测量过程中,获取无极紫外光离子传感器实时采集的离子电流信号强度;
8、基于实时采集的离子电流信号强度,判断环境中的待测气体的相对浓度;
9、根据待测气体的相对浓度,对无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的驱动频率进行调整。
10、其中,基于实时采集的离子电流信号强度,判断环境中的待测气体的相对浓度,包括:
11、若无极紫外光离子传感器采集的离子电流信号强度低于第一预设离子电流信号强度阈值时,则判定待测气体的浓度低于第一预设浓度阈值;
12、若无极紫外光离子传感器采集的离子电流信号强度高于第二预设离子电流信号强度阈值时,则判定待测气体的浓度高于第二预设浓度阈值。
13、其中,若判定待测气体的浓度低于第一预设浓度阈值,则提高无极紫外光灯的驱动频率;通过提高无极紫外光离子传感器的高压驱动频率,以提高无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的输出光强度,进而提高被测环境中存在的分子电离效率,以提高离子电流信号强度。
14、其中,若判定待测气体的浓度高于第二预设浓度阈值,则降低无极紫外光灯的驱动频率;通过降低无极紫外灯的驱动频率,以降低无极紫外光灯的输出光强度,以使无极紫外光离子传感器的测量信号保持线性度,避免无极紫外光离子传感器出现饱和现象。
15、其中,根据待测气体的相对浓度,对无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的驱动频率进行调整时,对无极紫外光灯的驱动频率进行调整采用正弦波形式的交流变频。
16、其中,根据待测气体的相对浓度,对无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的驱动频率进行调整时,对无极紫外光灯的驱动频率进行调整采用方波形式的直流变频。
17、其中,对无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的驱动频率进行调整时,通过为无极紫外光灯的驱动电极之间增设变频高压驱动模块实现;其中,
18、变频高压驱动模块的射频震荡频率既能够作为固定频率下自激振荡式的自我驱动,也能够从零开始连续调整,或划分为若干个台阶进行调整。
19、为达上述目的,本申请第二方面实施例提出了一种无极紫外光离子传感器驱动装置,包括:
20、信号获取模块,用于在无极紫外光离子传感器对待测气体进行浓度测量过程中,获取无极紫外光离子传感器实时采集的离子电流信号强度;
21、气体浓度判断模块,用于基于实时采集的离子电流信号强度,判断环境中的待测气体的相对浓度;
22、传感器驱动模块,用于根据待测气体的相对浓度,对无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的驱动频率进行调整。
23、为达上述目的,本申请第三方面实施例提出了一种电子设备,包括:处理器,以及与处理器通信连接的存储器;
24、存储器存储计算机执行指令;
25、处理器执行存储器存储的计算机执行指令,以实现如前述技术方案的方法。
26、为达上述目的,本申请第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,计算机执行指令被处理器执行时用于实现如前述技术方案的方法。
27、区别于现有技术,本发明提供的一种无极紫外光离子传感器驱动方法、装置、电子设备及存储介质,通过调整交变电场的频率而改变无极紫外灯与驱动电极之间的能量耦合效率,从而可根据需要改变无极紫外灯的输出强度。本发明提供的驱动方法,可以操作无极紫外灯在低浓度时增加输出强度,提高传感器的分辨率,在高浓度测量时降低,降低输出强度,防止过多电离的离子造成传感器出现饱和现象,有效提高对有机挥发物的测量浓度范围。
28、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
1.一种无极紫外光离子传感器驱动方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的无极紫外光离子传感器驱动方法,其特征在于,所述基于实时采集的所述离子电流信号强度,判断环境中的所述待测气体的相对浓度,包括:
3.根据权利要求2所述的无极紫外光离子传感器驱动方法,其特征在于,若判定所述待测气体的浓度低于第一预设浓度阈值,则提高所述无极紫外光灯的驱动频率;通过提高所述无极紫外光离子传感器的高压驱动频率,以提高所述无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的输出光强度,进而提高被测环境中存在的分子电离效率,以提高离子电流信号强度。
4.根据权利要求2所述的无极紫外光离子传感器驱动方法,其特征在于,若判定所述待测气体的浓度高于第二预设浓度阈值,则降低所述无极紫外光灯的驱动频率;通过降低所述无极紫外灯的驱动频率,以降低所述无极紫外光灯的输出光强度,以使所述无极紫外光离子传感器的测量信号保持线性度,避免所述无极紫外光离子传感器出现饱和现象。
5.根据权利要求1所述的无极紫外光离子传感器驱动方法,其特征在于,根据所述待测气体的相对浓度,对所述无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的驱动频率进行调整时,对所述无极紫外光灯的驱动频率进行调整采用正弦波形式的交流变频。
6.根据权利要求4所述的无极紫外光离子传感器驱动方法,其特征在于,根据所述待测气体的相对浓度,对所述无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的驱动频率进行调整时,对所述无极紫外光灯的驱动频率进行调整采用方波形式的直流变频。
7.根据权利要求1所述的无极紫外光离子传感器驱动方法,其特征在于,对所述无极紫外光离子传感器的无极紫外光灯的驱动频率进行调整时,通过为所述无极紫外光灯的驱动电极之间增设变频高压驱动模块实现;其中,
8.一种无极紫外光离子传感器驱动装置,其特征在于,包括:
9.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器;
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。