一种多气室复杂组分气体分析系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多气室复杂组分气体分析系统及方法，属于气体分析领域。该系统包括电路模块、光学模块和气路模块；其中所述气路模块，包括一个用于封装多种成分混合组成的待测气体的样气气室和多个用于根据待测气体组成成分分别在每个气室中封装单一组分气体的标气气室。由于进入所有气室中的分束激光来自同一光源，波长的漂移具有一致性，因此对待测信号和参考信号的影响是同步的；此外，多气室结构处在同一个环境温度下，待测气体和参考气体的光谱曲线相对变化程度是一致的。综上，即使激光器波长漂移或者环境温度改变，始终有参考信号来实时评估这些不稳定因素的影响，从而实现对待测气体浓度的精确反演。

【技术实现步骤摘要】
一种多气室复杂组分气体分析系统及方法
本专利技术涉及气体分析领域，尤其涉及一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的多气室复杂组分气体分析系统及方法。
技术介绍
可调谐半导体激光吸收光谱法(TDLAS，TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)是一种广泛应用于痕量气体浓度检测的技术，被广泛应用于石油化工、环境检测、生物医药、航空航天等领域。现有的TDLAS系统往往只有一个分析气室，使用窄线宽、边模抑制比较高的激光器作为光源，对单一气体光谱曲线进行分析，在面对复杂组分的分体分析时，若是多种气体的光谱信号互相重叠，则往往需要采用化学计量学相关算法将每种气体的特征光谱信息分开。但由于气体本身的性质受到温度和压力的影响，不同气体在不同温度下的吸收光谱展宽和高度都不同，光谱重叠度也不一样，这时往往无法区分温度变化和气体浓度本身变化对光谱信号的影响，因此普遍需要对气室进行恒温伴热处理，加上吸收谱线定位和温度修正等算法减少不稳定因素的影响。TDLAS系统所使用的激光器由于性能要求较高，一般价格较为昂贵，恒温装置的加入也会大大增加设备体积，此外，在面对复杂组分气体测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，包括：电路模块、光学模块和气路模块；其中所述气路模块，包括一个用于封装多种成分混合组成的待测气体的样气气室和多个用于根据待测气体组成成分分别在每个气室中封装单一组分气体的标气气室；所述电路模块，用于提供调谐和高频调制电流给光学模块、对从光学模块接收到的光信号进行处理分别得到待测信号和多个参考信号、以及对得到的信号数据经过分析系统运算反演得到待测气体的浓度信息；所述光学模块，用于产生激光并将激光分别引入到样气气室和标气气室、以及探测从样气气室和标气气室反射的光信号并发送给电路模块进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，包括：电路模块、光学模块和气路模块；其中所述气路模块，包括一个用于封装多种成分混合组成的待测气体的样气气室和多个用于根据待测气体组成成分分别在每个气室中封装单一组分气体的标气气室；所述电路模块，用于提供调谐和高频调制电流给光学模块、对从光学模块接收到的光信号进行处理分别得到待测信号和多个参考信号、以及对得到的信号数据经过分析系统运算反演得到待测气体的浓度信息；所述光学模块，用于产生激光并将激光分别引入到样气气室和标气气室、以及探测从样气气室和标气气室反射的光信号并发送给电路模块进行处理。2.根据权利要求1所述的一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，所述电路模块，包括驱动控制电路、信号处理电路、运算电路；所述驱动控制电路，包括调制波形发生器、激光驱动电路和数字温控模块，所述调制波形发生器与激光驱动电路连接，所述激光驱动电路和数字温控模块分别与光学模块连接用于驱动光学模块产生激光并对系统进行温控；所述信号处理电路，包括前置放大电路、滤波电路和锁相放大器，所述前置放大电路、滤波电路和锁相放大器依次连接，所述前置放大电路与光学模块连接用于放大从样气气室和标气气室反射的光信号，所述调制波形发生器与锁相放大器连接，所述锁相放大器和滤波电路均与运算电路连接；所述运算电路，包括数据处理电路。3.根据权利要求2所述的一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，所述光学模块，按光路顺序依次包括激光器、准直透镜、分束器、反射镜、探测器，所述激光器产生的激光依次经过准直透镜、分束器后，分别入射到样气气室和标气气室，激光分别与样气气室中的待测气体和标气气室中的标准气体作用，被反射镜反射后被各自的探测器接收；每个探测器将接收到的光信号经过各自的信号处理电路放大、过滤和锁相处理后，分别得到待测信号和多个参考信号。4.根据权利要求3所述的一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，所述光学模块，还包括光纤，所述激光器产生的激光依次经过准直透镜、分束器后，再由光纤分别引入到样气气室和标气气室。5.根据权利要求3所述的一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，所述光学模块，还包括第二反射镜，所述激光器产生的激光依次经过准直透镜、分束器后，利用第二反射镜分别引入到样气气室和标气气室。6.根据权利要求3所述的一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，所述光学模块，还包括光纤和汇聚透镜，激光被样气气室和标气气室中的反射镜反射，由光纤和汇聚透镜引回至各自对应的探测器接收。7.根据权利要求1所述的一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，在所述样气气室进气口前增设减压阀和过滤器以对进入样气气室的待测气体进行预处理。8.根据权利要求1所述的一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，在所述样气气室出气口设置泵以维持样气气室内的压力。9.根据权利要求1所述的一种多气室复杂组分气体分析系统，其特征在于，将所述气路模块整体置于恒温箱中以提高系统对待测气体和安装环境的适应性。10.一种采用权利要求1-9任一项所述的多气室复杂组分气体分析系统的方法，其特征在于，包括：步骤S1、将待测混合气体g0通入样气气室，标气气室...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雪蛟，向柳，
申请(专利权)人：武汉米字能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42