一种高精度的自平衡式快速多组分气体激光检测方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度的自平衡式快速多组分气体激光检测方案，其基于开放反射式接收光路，通过对四个不同波长的半导体激光器进行同频正弦波调制、采用激光合束技术，实现光电流信号的反向叠加，利用低噪声前置放大电路将光电流信号转换低噪声的电压信号，通过滤波放大处理后，送入高速高位的ADC，实现信号的低失真数据采集，最后结合Beer‑Lambert吸收定律，利用吸收信号强度，结合光强强度、温度与定标值等参数，反演计算出甲烷气团的柱浓度。实现了多组分气体的高精度快速激光检测。

A high precision self balanced fast multi component gas laser detection method

The invention discloses a self balancing type high precision fast multi-component gas laser detection scheme, the open reflective optical receiver based on the four different wavelength semiconductor laser with frequency sine wave modulation, laser beam technology using reverse superposition light current signal, using low noise preamplifier the light current signal conversion circuit with low noise voltage signal by filtering and amplifying, sent to the high speed high ADC, low distortion data acquisition signal, combining with Beer Lambert absorption law, the absorption signal intensity, with the intensity, temperature and other parameters calibration values, calculated column concentrations of methane gas the. The high precision and fast laser detection of multi component gas is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的自平衡式快速多组分气体激光检测方法
本专利技术涉及光学、激光光谱学及气体检测技术，特别涉及一种高精度的自平衡式快速多组分气体激光检测方法。
技术介绍
危险气体的监测，保障居民生活安全、工业生产及消防安全的必要手段。尤其是像H2S、CO等危险气体，具有爆炸下限低、爆炸范围广、极低浓度即可致命的危险气体，其监测就更要求精度高、速度快。而在实际监测环境中，同一待测空间，会同时对多种气体浓度进行监测，若采用传统的定点安装气体监测系统，一来系统较为庞大，通常一种气体的检测就需要数百个定点检测器才能遍布待测空间，多种气体的监测，其系统的庞大度可想而知；二来线缆工程会非常的巨大繁琐，成本较大；另外在特殊位置空间，仪器无法安装，可能会漏检。而采用遥测式气体检测仪虽然可以实现远距离无接触式检测，但因漫反射的光强很弱、抖动，造成其测量精度低、测量距离有限的缺点，且常规的遥测式气体检测仪仅对光谱吸收强度较强的甲烷气体进行浓度检测，而H2S、CO等危险气体的光谱吸收强度要远远弱于甲烷气体，而检测精度要求却大大提升，故采用普通的遥测式气体检测仪来测量H2S、CO等危险气体浓度是行不通的。针对上述问本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度的自平衡式快速多组分气体激光检测方案，其特征在于：基于双光轴开放反射式收发光路，结合多个可调制激光器、激光合束技术、光电探测及信号处理技术，实现了多种气体浓度的高精度快速测量；将两路调制激光经光合束后接人准直器发出，合束激光穿过待测空间经角反射镜反射，由光电探测器转换为光电流信号，利用低噪声前置放大电路将光电流信号转换低噪声的电压信号，经放大、滤波等信号处理后，接入高速高位数据采集与处理系统，处理器通过浓度反演算法与定标计算出气体柱浓度并输出。

【技术特征摘要】
1.一种高精度的自平衡式快速多组分气体激光检测方案，其特征在于：基于双光轴开放反射式收发光路，结合多个可调制激光器、激光合束技术、光电探测及信号处理技术，实现了多种气体浓度的高精度快速测量；将两路调制激光经光合束后接人准直器发出，合束激光穿过待测空间经角反射镜反射，由光电探测器转换为光电流信号，利用低噪声前置放大电路将光电流信号转换低噪声的电压信号，经放大、滤波等信号处理后，接入高速高位数据采集与处理系统，处理器通过浓度反演算法与定标计算出气体柱浓度并输出。2.一种基于权利要求1所述的一种高精度的自平衡式快速多组分气体激光检测方案，其特征在于：（1）采用双光轴开放反射式光路实现激光的发射与接收；（2）在一个正弦周期内同时获取四种气体的浓度信号；（3）两路调制激光经光合束后，接入准直器发射；（4）合束后的准直激光穿过待测空间打在角反射镜上，反射激光在菲涅尔透镜的作用下聚集，经光电探测器转换为光电流信号；光电流信号经放大及滤波处理后，接入高速高位数据采集与处理系统，处理器通过浓度反演算法与定标计算出气体柱浓度并输出；（5）合束的两路激光调制采用同一正弦信号源Ksin（x），一路激光由正弦信号同相放大信号Asin（x）调制驱动，另一路激光由正弦信号的反相放大信号-Bsin（x）调制驱动；（6）合束反射激光经同一光电探测器探测，共用同一信号处理电路；（7）该方案给出了四种不同气体的高精度的自平衡式快速测量方案，但不局限于该四种气体的测量，通过更换、增加激光器，可实现更多种浓度气体的同时测量。3.根据权利要求2所述的一种高精度的自平衡式快速多组分气体激光检测方案，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李幼安，
申请(专利权)人：深圳市瀚海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44