光学气体检测系统技术方案

本发明专利技术涉及气体检测领域，特别是涉及一种光学气体检测系统。一种光学气体检测系统，包括：激光器，用于生成第一激光束；光学气体吸收池；光学镜片；中心波长锁定装置；其中，所述第一激光束透过所述光学镜片生成射向所述光学气体吸收池的第二激光束，同时该第一激光束还被所述光学镜片反射生成射向所述中心波长锁定装置的第三激光束；所述第二激光束用于对所述待测气体进行浓度检测，所述中心波长锁定装置用于利用所述第三激光束对所述激光器的中心波长进行校准，且所述第二激光束的强度大于所述第三激光束的强度。上述光学气体检测系统，通过所述激光器中心波长锁定装置对所述激光器的中心波长进行测量并校准，保证浓度测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
光学气体检测系统
本专利技术涉及气体检测领域，特别是涉及一种光学气体检测系统。
技术介绍
在应用红外光谱分析技术对待测气体进行气体检测时，可根据待测气体对红外光源的吸收强度来推算待测气体的浓度。应用于红外光谱分析技术的激光器，在使用的过程中，因环境变化或器件老化，其中心波长会发生变化，而造成气体浓度测量不准确。
技术实现思路
基于此，提供一种光学气体检测系统，能实时校准激光器的中心波长，保证浓度测量的准确性。一种光学气体检测系统，包括：激光器，用于生成第一激光束；光学气体吸收池，容置有待测气体；光学镜片；以及中心波长锁定装置，与所述激光器连接；其中，所述第一激光束透过所述光学镜片生成射向所述光学气体吸收池的第二激光束，同时该第一激光束还被所述光学镜片反射生成射向所述中心波长锁定装置的第三激光束；以及所述第二激光束用于对所述待测气体进行浓度检测，所述中心波长锁定装置用于利用所述第三激光束对所述激光器的中心波长进行校准，且所述第二激光束的强度大于所述第三激光束的强度。在其中一个实施例中，所述光学气体吸收池包括：容置腔，用于盛放待测气体；以及窗口片，设置于所述容置腔的侧壁上，用于作为所述光学镜片；其中，所述第一激光束透过所述窗口片生成射向所述容置腔的第二激光束，同时该第一激光束还被所述窗口片反射生成射向所述中心波长锁定装置的第三激光束。可在不改变原有光学气体吸收池结构的前提下，利用所述窗口片反射的无用光进行所述激光器的中心波长的校准。在其中一个实施例中，所述窗口片为楔形镜片，避免了光学干涉现象。在其中一个实施例中，所述激光器中心波长锁定装置包括：测量模块，容置有参考气体；所述测量模块用于接收并吸收所述第三激光束，以获得所述激光器的实时中心波长；分析模块，包括分析单元和存储单元，所述分析单元与所述测量模块连接，所述存储单元存储有标准中心波长；控制模块，分别与所述激光器和所述分析模块连接，以实时控制所述激光器的实时中心波长；其中，所述分析模块接收所述测量模块获得的所述实时中心波长，并与所述标准中心波长进行比对，以获得所述实时中心波长相对于所述标准中心波长的偏差；以及控制模块根据所接收的所述偏差，对所述激光器进行控制，以将所述实时中心波长锁定在所述标准中心波长。在其中一个实施例中，所述测量模块包括：聚焦透镜，用于对所述第三激光束进行聚焦。在其中一个实施例中，所述测量模块还包括：红外探测器，用于检测经所述参考气体吸收后的第三激光束。在其中一个实施例中，所述参考气体与所述待测气体成分相同。在其中一个实施例中，所述测量模块中的气体浓度依据所述系统的量程、所述待测气体模块的光程长度、所述测量模块的长度而设定。在其中一个实施例中，所述激光器为半导体激光器。在其中一个实施例中，所述控制模块为半导体制冷模块，用于通过控制所述激光器的温度来控制所述激光器的中心波长。在其中一个实施例中，所述激光器为TO封装激光器，成本较低，适宜大批量应用。上述光学气体检测系统，通过所述光学镜片对所述激光器发出的所述第一激光束分别进行透射和反射，生成相应的所述第二激光束和所述第三激光束，所述第二激光束用于入射所述光学气体吸收池以对所述待测气体进行浓度检测，所述第三激光束用于入射所述激光器中心波长锁定装置，以对所述激光器的中心波长进行测量并校准，使得所述光学气体检测系统可对所述激光器在使用过程中发生的波长漂移进行实时监测及修正，保证了测量结果的准确性，并且，所述第二激光束的强度大于所述第三激光束的强度，避免了激光能量的浪费。附图说明图1为一个实施例中光学气体检测系统的结构示意图；图2为一个实施例中激光中心波长锁定装置的结构示意图；图3为另一个实施例中光学气体检测系统的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为一个实施例中光学气体检测系统的结构示意图，如图1所示，一种光学气体检测系统10，包括激光器100、光学气体吸收池200、光学镜片300以及激光器中心波长锁定装置400，其中，所述激光器100可产生第一激光束，所述光学气体吸收池200容置有待测气体，所述激光器中心波长锁定装置400与所述激光器100连接，可用于实时测量并校准所述激光器100的中心波长，以将所述激光器100的中心波长锁定在标准的中心波长；所述第一激光束入射至所述光学镜片300，经光学镜片透射和反射，分别透射生成第二激光束，反射生成第三激光束，所述第二激光束入射至所述光学气体吸收池200，以进行所述待测气体的浓度检测，所述第三激光束入射至所述激光器中心波长锁定装置400，以测量所述激光器100的中心波长，并相应的将所述激光器100的中心波长调校至标准的中心波长。具体地，所述激光器100根据待测气体来选择，需满足当所述激光器100的实际中心波长处于标准中心波长时，待测气体对所述第二激光束(即激光器100所发出的激光)吸收最强；所述光学气体吸收池200具有入射镜和出射镜，所述第二激光束进入所述光学气体吸收池200后可多次经过入射镜和反射镜的反射，在所述光学气体吸收池200内多次折返传输，在此期间，所述待测气体对所述第二激光束进行吸收，根据吸收的强度可判读获取所述待测气体的浓度。进一步地，所述第二激光束的强度大于所述第三激光束的强度，所述强度可为功率或者能量，当所述激光器100为连续波激光器时，所述强度为功率，当所述激光器100为脉冲激光器时，所述强度为能量；所述第二激光束为所述第一激光束照射至所述光学镜片300上时透射该光学镜片的激光束，所述第三激光束为所述第一激光束照射至所述光学镜片300上时被该光学镜片反射的激光束，即该第二激光束和第三激光束为上述的第一激光束照射至光学镜片上同时生成的，相应的第二激光束的强度和第三激光束的强度之和小于等于第一激光束的强度，而考虑到第一激光束照射至光学镜片上会产生一定光耗，故而第二激光束的强度和第三激光束的强度之和小于第一激光束的强度；而在使用所述第三激光束进行激光器中心波长的测量和校准时，对所述第三激光束的强度要求不高，与此同时，第二激光束在所述光学气体吸收池200传播的过程中会经过多次反射，能量损耗较大，需要更高的强度。因此，第二激光束的强度高于第三激光束的强度，保证了浓度测量的准确性，同时又避免了不必要的能量浪费。在其中一个实施例中，所述光学镜片300为所述光学气体吸收池200的窗口片。所述光学气体吸收池200包括容置腔以及窗口片，所述容置腔用于盛放待测气体，所述窗口片设置于所述容置腔的侧壁上，用于作为所述光学镜片300；其中，所述第一激光束透过所述窗口片生成射向所述容置腔的第二激光束，同时该第一激光束还被所述窗口片反射生成射向所述中心波长锁定装置的第三激光束。一般地，用于测量待测气体浓度的光束需要通过窗口片进入光学气体吸收池200，而在通过所述窗口片的过程中，不可避免的会发生反射，所述第一激光束经过所述窗口片的反射以生成第三激光束，并将所述第三激光束用于所述激光器100的中心波长锁定，避免了光能的浪费。具体地，可在所述窗口片上镀以特定的光学薄膜，以控制所述窗口片的反射率和透过率，从而控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学气体检测系统，其特征在于，包括：激光器，用于生成第一激光束；光学气体吸收池，容置有待测气体；光学镜片；以及中心波长锁定装置，与所述激光器连接；其中，所述第一激光束透过所述光学镜片生成射向所述光学气体吸收池的第二激光束，同时该第一激光束还被所述光学镜片反射生成射向所述中心波长锁定装置的第三激光束；以及所述第二激光束用于对所述待测气体进行浓度检测，所述中心波长锁定装置用于利用所述第三激光束对所述激光器的中心波长进行校准，且所述第二激光束的强度大于所述第三激光束的强度。

【技术特征摘要】
1.一种光学气体检测系统，其特征在于，包括：激光器，用于生成第一激光束；光学气体吸收池，容置有待测气体；光学镜片；以及中心波长锁定装置，与所述激光器连接；其中，所述第一激光束透过所述光学镜片生成射向所述光学气体吸收池的第二激光束，同时该第一激光束还被所述光学镜片反射生成射向所述中心波长锁定装置的第三激光束；以及所述第二激光束用于对所述待测气体进行浓度检测，所述中心波长锁定装置用于利用所述第三激光束对所述激光器的中心波长进行校准，且所述第二激光束的强度大于所述第三激光束的强度。2.根据权利要求1所述的光学气体检测系统，其特征在于，所述光学气体吸收池包括：容置腔，用于盛放待测气体；以及窗口片，设置于所述容置腔的侧壁上，用于作为所述光学镜片；其中，所述第一激光束透过所述窗口片生成射向所述容置腔的第二激光束，同时该第一激光束还被所述窗口片反射生成射向所述中心波长锁定装置的第三激光束。3.根据权利要求2所述的光学气体检测系统，其特征在于，所述窗口片为楔形镜片。4.根据权利要求1所述的光学气体检测系统，其特征在于，所述激光器中心波长锁定装置包括：测量模块，容置有参考气体；所述测量模块用于接收并吸收所述第三激光束，以获得所述激光器的实时中心波长；分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐峰，李建国，吕启深，汪献忠，刘顺桂，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，河南省日立信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44