一种串联双气室痕量气体分析系统及气体浓度计算方法技术方案

本发明专利技术提出了一种串联双气室痕量气体分析系统，包含电路模块、光学模块和气路模块，激光驱动电路和数字温控模块都连接至激光器，激光器通过光纤连接至标准气室上的激光入射接口，第一激光出射接口通过光纤连接至第二准直汇聚透镜，第二激光出射接口通过光纤连接至第三准直汇聚透镜，第一光电二极管探测器连接至第一前置放大电路，所述第二光电二极管探测器连接至第二前置放大电路。本发明专利技术消除了TDLAS技术中激光器波长漂移和温度压力变化等不稳定因素对气体分析结果的影响，提高系统对激光器性能的容错率和对环境的适应力。

【技术实现步骤摘要】
一种串联双气室痕量气体分析系统及气体浓度计算方法
本专利技术涉及一种串联双气室痕量气体分析系统及气体浓度计算方法。
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，具有选择性好、精度高、实时非接触等优点。TDLAS技术基于分子吸收光谱原理，由于不同气体分子的振动形式导致分子会吸收特定波长的激光，比尔朗博(Beer-Lambert)定律，即当一束特定波长的激光经过一定长度含有目标气体的吸收池后，其出射光强的衰减强度与气体的浓度成比例关系。在实际应用中，激光器的驱动电流增加高频正弦调制电流以减小低频噪声的干扰、提高测量精度，通过数学计算可以证明，在一定环境条件下，光谱信号的二次谐波信号的信号高度与待测气体的浓度和吸收池光程成正比。现有的TDLAS系统往往只有一个分析气室，待测气体在该气室中受到激光照射形成对应的光谱信号，但由于气体本身的性质受到温度和压力的影响，相同浓度的气体在不同温度下的吸收光谱展宽和高度都不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联双气室痕量气体分析系统，其特征在于，包含电路模块(1)、光学模块(2)和气路模块(3)，所述电路模块(1)分为控制电路(1.1)、信号处理电路(1.2)和数据处理单元(1.3)，所述控制电路(1.1)包括调制波形发生器(1.1.1)、激光驱动电路(1.1.2)和数字温控模块(1.1.3)，所述调制波形发生器(1.1.1)与激光驱动电路(1.1.2)相连；所述信号处理电路(1.2)包括第一处理电路(1.2.1)和第二处理电路(1.2.2)，所述第一处理电路(1.2.1)包括依次连接的第一前置放大电路(1.2.1.1)、第一滤波电路(1.2.1.2)、第一锁相放大器(1.2.1.3)；所述...

【技术特征摘要】
1.一种串联双气室痕量气体分析系统，其特征在于，包含电路模块(1)、光学模块(2)和气路模块(3)，所述电路模块(1)分为控制电路(1.1)、信号处理电路(1.2)和数据处理单元(1.3)，所述控制电路(1.1)包括调制波形发生器(1.1.1)、激光驱动电路(1.1.2)和数字温控模块(1.1.3)，所述调制波形发生器(1.1.1)与激光驱动电路(1.1.2)相连；所述信号处理电路(1.2)包括第一处理电路(1.2.1)和第二处理电路(1.2.2)，所述第一处理电路(1.2.1)包括依次连接的第一前置放大电路(1.2.1.1)、第一滤波电路(1.2.1.2)、第一锁相放大器(1.2.1.3)；所述第二处理电路(1.2.2)分别包括依次连接的第二前置放大电路(1.2.2.1)、第二滤波电路(1.2.2.2)、第二锁相放大器(1.2.2.3)；所述第一滤波电路(1.2.1.2)、第一锁相放大器(1.2.1.3)、第二滤波电路(1.2.2.2)、第二锁相放大器(1.2.2.3)都连接至数据处理单元(1.3)；所述调制波形发生器(1.1.1)分别连接至第一锁相放大器(1.2.1.3)、第二锁相放大器(1.2.2.3)；所述光学模块(2)包括激光器(2.1)、第一准直汇聚透镜(2.2)、第一光电二极管探测器(2.5)、第二光电二极管探测器(2.6)、第二准直汇聚透镜(2.7)和第三准直汇聚透镜(2.8)，所述激光器(2.1)、第一准直汇聚透镜(2.2)配合安装；所述第一光电二极管探测器(2.5)和第二准直汇聚透镜(2.7)配合安装；所述第二光电二极管探测器(2.6)和第三准直汇聚透镜(2.8)配合安装；所述气路模块(3)包括串联设置的标准气室(3.1)和样气气室(3.2)，所述标准气室(3.1)的后端与样气气室(3.2)的前端分别配合安装在分光镜(3.4)的两侧，所述样气气室(3.2)的后端设有反射镜(3.3)；所述标准气室(3.1)的前端设有激光入射接口、第一激光出射接口和第二激光出射接口，所述激光入射接口接入的激光经过分光镜(3.4)分成两束，一束激光反射并从第二激光出射接口射出，另一束激光穿过分光镜(3.4)并经过反射镜(3.3)反射后穿过分光镜(3.4)并从第一激光出射接口射出；所述激光驱动电路(1.1.2)和数字温控模块(1.1.3)都连接至激光器(2.1)，激光器(2.1)通过光纤连接至标准气室(3.1)上的激光入射接口，所述第一激光出射接口通过光纤连接至第二准直汇聚透镜(2.7)，所述第二激光出射接口通过光纤连接至第三准直汇聚透镜(2.8)，所述第一光电二极管探测器(2.5)连接至第一前置放大电路(1.2.1.1)，所述第二光电二极管探测器(2.6)连接至第二前置放大电路(1.2.2.1)。2.一种利用权利要求1的串联双气室痕量气体分析系统的气体浓度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：标准气...

【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