激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，该系统包括波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，控制装置用于控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并且用于控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。本发明专利技术公开的激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，测试精度高、测试可靠性高。

Laser spectrum control system, method, equipment and readable storage medium

【技术实现步骤摘要】
激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质
本专利技术涉及机动车尾气处理领域，尤其公开了一种激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质。
技术介绍
近年来，随着经济的快速发展和城镇现代化进程的不断推进，机动车保有量剧增。急剧增多的机动车在为人民群众带来方便的同时，也加重了环境污染。据报道，随着机动车保有量快速增加，我国部分城市空气开始呈现出煤烟和机动车尾气复合污染的特点，直接影响群众健康。近几年来，京津冀地区空气质量总体改善，但二氧化氮平均浓度下降幅度远低于其他污染物。重污染天气期间，硝酸盐是PM2.5组分中占比最大且上升最快的组分。北京、天津、上海等15个城市大气PM2.5源解析工作结果显示，本地排放源中移动源对PM2.5浓度的贡献范围为13.5％至52.1％。机动车是机动车大气污染排放的主要贡献者，其排放的CO和HC超过80％，NOX和PM超过90％。按车型分类，货车排放的NOX和PM明显高于客车，其中重型货车是主要贡献者；客车CO和HC排放量明显高于货车。按燃料分类，柴油车排放的NOX接近机动车排放总量的70％，PM超过90％；汽油车CO和HC排放量较高，CO超过机动车排放总量的80％，HC超过70％。占机动车保有量7.8％的柴油货车，排放了57.3％的NOX和77.8％的PM，是机动车污染防治的重中之重。为了有效降低机动车排放对环境空气质量的污染，发现并治理高排放的车辆，对于改善城市空气质量状况是非常必要的。因此，加强机动车尾气污染防治工作，尤其是强化机动车尾气排放监管工作，是防治此类污染的重要手段，机动车污染物排放遥感检测方法是机动车尾气排放监管的重要技术手段之一。然而，在现有机动车污染物排放遥感检测方法中，机动车尾气检测易受粉尘和视窗污染的影响。因此，现有机动车污染物排放遥感检测方法中出现的机动车尾气检测易受粉尘和视窗污染的影响，是一件亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，旨在解决现有机动车污染物排放遥感检测方法中出现的机动车尾气检测易受粉尘和视窗污染的影响的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种机动车尾气激光光谱控制系统，包括波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，加法电路的输入端分别与波长扫描信号发生器和调制信号发生器电连接，加法电路的输出端与激光电流源相连；半导体激光器分别与激光电流源和温控电路相连，半导体激光器与光电探测器对应设置；倍频电路与调制信号发生器相连；锁相电路的分别与倍频电路和光电探测器相连，锁相电路还与信号处理模块相连，其中，控制装置分别与波长扫描信号发生器、调制信号发生器和信号处理模块相连，用于控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并且控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。进一步地，控制装置与半导体激光器相连，用于控制半导体激光器发出的激光光束的发射方向，使半导体激光器发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当激光光束扫描气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率；当激光光束扫描无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率。进一步地，控制装置，分别与波长扫描信号发生器和调制信号发生器相连，用于驱动波长扫描信号发生器和调制信号发生器分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。进一步地，控制装置与温控电路相连，用于控制温控电路为半导体激光器工作时提供恒定温度。根据本专利技术的另一方面，还提供一种机动车尾气激光光谱控制方法，应用于上述的机动车尾气激光光谱控制系统中，机动车尾气激光光谱控制方法包括以下步骤：控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。进一步地，控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤之后，控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据的步骤之前还包括：控制半导体激光器发出的激光光束的发射方向，使半导体激光器发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当激光光束扫描气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率；当激光光束扫描无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率。进一步地，控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤包括：驱动波长扫描信号发生器和调制信号发生器分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。进一步地，控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤之前还包括：控制温控电路为半导体激光器工作时提供恒定温度。此外，本专利技术还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有机动车尾气激光光谱控制程序，处理器执行机动车尾气激光光谱控制程序时实现上述的机动车尾气激光光谱控制方法的步骤。此外，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有机动车尾气激光光谱控制程序，机动车尾气激光光谱控制程序被处理器执行时实现上述的机动车尾气激光光谱控制方法的步骤。本专利技术所取得的有益效果为：本专利技术公开的激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，激光光谱控制系统采用波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，控制装置对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使激光波长在设定的范围内周期性变化，在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据，成功地消除了背景气体交叉干扰影响；修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。本专利技术公开的激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，测试精度高、测试可靠性高。附图说明图1为本专利技术激光光谱控制系统第一实施例的原理框图；图2为本专利技术激光光谱控制系统获得的“单线”光谱示意图；图3为本专利技术激光光谱控制系统第二实施例的原理框图；图4为本专利技术激光光谱控制方法第一实施例的流程示意图；图5为本专利技术激光光谱控制方法第二实施例的流程示意图；图6为本专利技术激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，包括波长扫描信号发生器(101)、调制信号发生器(102)、加法电路(103)、激光电流源(104)、温控电路(105)、半导体激光器(106)、光电探测器(107)、倍频电路(108)、锁相电路(109)、信号处理模块(110)和控制装置(111)，所述加法电路(103)的输入端分别与所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)电连接，所述加法电路(103)的输出端与所述激光电流源(104)相连；所述半导体激光器(104)分别与所述激光电流源(104)和所述温控电路相连(105)，所述半导体激光器(106)与所述光电探测器(107)对应设置；所述倍频电路(108)与所述调制信号发生器(102)相连；所述锁相电路(109)的分别与所述倍频电路(108)和所述光电探测器(107)相连，所述锁相电路(109)还与所述信号处理模块(110)相连，其中，/n所述控制装置(111)分别与所述波长扫描信号发生器(101)、所述调制信号发生器(102)和所述信号处理模块(110)相连，用于控制所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)，对所述激光电流源(104)的输出电流进行周期性调制，使所述半导体激光器(106)发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并用于控制所述信号处理模块(110)在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。/n...

【技术特征摘要】
1.一种机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，包括波长扫描信号发生器(101)、调制信号发生器(102)、加法电路(103)、激光电流源(104)、温控电路(105)、半导体激光器(106)、光电探测器(107)、倍频电路(108)、锁相电路(109)、信号处理模块(110)和控制装置(111)，所述加法电路(103)的输入端分别与所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)电连接，所述加法电路(103)的输出端与所述激光电流源(104)相连；所述半导体激光器(104)分别与所述激光电流源(104)和所述温控电路相连(105)，所述半导体激光器(106)与所述光电探测器(107)对应设置；所述倍频电路(108)与所述调制信号发生器(102)相连；所述锁相电路(109)的分别与所述倍频电路(108)和所述光电探测器(107)相连，所述锁相电路(109)还与所述信号处理模块(110)相连，其中，
所述控制装置(111)分别与所述波长扫描信号发生器(101)、所述调制信号发生器(102)和所述信号处理模块(110)相连，用于控制所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)，对所述激光电流源(104)的输出电流进行周期性调制，使所述半导体激光器(106)发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并用于控制所述信号处理模块(110)在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。


2.如权利要求1所述的机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，
所述控制装置(111)与所述所述半导体激光器(106)相连，用于控制所述半导体激光器(106)发出的激光光束的发射方向，使所述半导体激光器(106)发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当所述激光光束扫描所述气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率；当所述激光光束扫描所述无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率。


3.如权利要求1所述的机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，
所述控制装置(111)，分别与所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)相连，用于驱动所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。


4.如权利要求1或2所述的机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，
所述控制装置(111)与所述温控电路(105)相连，用于控制所述温控电路(105)为所述半导体激光器(106)工作时提供恒定温度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：文红山，
申请(专利权)人：湖南轩源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43