(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210114297.9 (22)申请日 2022.01.30 (71)申请人 中国计量科 学研究院 地址 100029 北京市朝阳区北三环东路18 号 申请人 郑州计量先进技 术研究院 (72)发明人 林鸿　马若梦　马路遥　 (74)专利代理 机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 1 1250 专利代理师 张丹锡 (51)Int.Cl. G01N 21/39(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 天然气中甲烷、 乙烷和丙烷含量的检测方法 和装置 (57)摘要 本发明公开了一种天然气中甲烷、 乙烷和丙 烷含量的检测方法， 包括： 将纯甲烷通入光学腔 中， 控制温度和压力， 采用第一波长的激光线性 扫描混合气体， 测得激光通过气体前后光能量的 值； 甲烷排出后， 将待测天然气通入光学腔中， 采 用同样激光线性扫描混合气体， 测得前后光能量 的值； 分别采用第二波长、 第三波长的激光线性 扫描待测气体， 测得前后光能量的值， 最后计算 待测天然气中甲烷、 乙烷和丙烷含量。 本发明还 公开了适用于上述检测方法的检测装置。 本发明 方法检测速度快， 准确度高， 和传统的气相色谱 法相比， 不需要过多的条件， 同时可以长期使用， 不需要定期标定。 本发明装置结构简单， 适用性 强， 维护简单， 便于各种情况下对天然气组分的 测定。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114646608 A 2022.06.21 CN 114646608 A 1.一种天然气中甲烷、 乙烷和丙烷含量的检测方法， 其特征在于， 所述方法包括如下步 骤： S1： 将纯甲烷通入光学腔中， 控制温度和压力， 采用第一波长v1的激光线 性扫描纯甲烷， 测得激光 通过气体前后光能量的值； S2： 将甲烷全部排出后， 将待测天然气通入光学腔中， 采用第 一波长的激光线性扫描混 合气体， 测得激光 通过气体前后光能量的值； S3： 采用第二波长v2的激光线性扫描 待测气体， 测得激光 通过气体前后光能量的值； S4： 采用第三波长v3的激光线性扫描 待测气体， 测得激光 通过气体前后光能量的值； S5： 分别计算待测天然气中甲烷、 乙烷和丙烷含量。 2.根据权利要求1所述的检测方法， 其特征在于， S5中， 所述待测天然气中的甲烷含量 计算公式为： 其中， T1为待测天然气温度， T0为甲烷温度， p0为甲烷分压， p1为待测天然气的分压； Λ为甲烷的吸收光谱面积， Λ1对应待测天然气， Λ0对应纯甲烷， 其中I0( ν )为激光 通过气体前的光能量， I( ν )为激光 通过气体后的光能量。 3.根据权利要求2所述的检查方法， 其特 征在于， 所述乙烷含量的计算公式为： 所述丙烷含量的计算公式为： 其中， r1＝α(v2)/α(v1)， r2＝α(v3)/α(v1)， α( ν )为吸 收系数， 其计算公式为： σmethane(v1)、 σmethane(v2)、 σmethane(v3)、 σethane(v2)和σpropane(v3)分别为特定波长v1、 v2、 v3 下的吸收截面。 4.根据权利要 求1‑3任一项所述的检测方法， 其特征在于， S2中， 所述第一波长v1的激光 的波数为6 060.5cm‑1； S3中， 所述第二波长v2的激光的波数为2 986.71cm‑1； S4中， 所述第三波长v3的激光的波数为2 967.56cm‑1； 所述波长为10 000/波数； S1中所述温度为5 0±0.02℃， 所述压力为5 0torr。 5.一种用于实现权利要求1 ‑4任一项所述的检测方法的检测装置， 其特征在于， 包括外 壳、 内壳和设置在内壳内部的光学腔、 激光器和探测器， 所述激光器发射的激光通过光路进权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114646608 A 2入光学腔中， 其出射 光信号被探测器接受。 6.根据权利要求5所述的检测装置， 其特征在于， 所述外壳上设置有气体入口和气体出 口， 所述气 体入口通过进气管道光学腔的进气口连接， 用于向光学腔中通入待测气 体； 所述 气体出口通过排气管道和排气口连接， 用于排出光学腔内的待测气体。 7.根据权利要求6所述的检测装置， 其特征在于， 所述光学腔两端安装有一对赫里奥特 反射镜， 所述激光器发射的激光从其中一个赫里奥特反射镜的中心孔进入光学腔内部； 所述光学腔表面缠覆有加热保温层用于保持光学腔内部的温度。 8.根据权利要求7所述的检测装置， 其特征在于， 所述外壳内部设置有温度控制模块用 于控制加热保温层和内壳的加热温度， 所述光学腔上温度、 压力传感器来检测光学腔 内的 温度和压力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114646608 A 3