一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法，其测量结构包括气体A激光器准直透镜、气体A半导体激光器、气体A激光探测器、气体B激光器准直透镜、气体B半导体激光器、气体B激光探测器、气室上端凹面反射镜、气室底部凹面反射镜、气室、气室出气口、气室进气接口和窗口，本发明专利技术涉及石化、天然气技术领域。该多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法，改进了传统的一个气室搭配一个激光器的结构，可在一个腔体内形成多组独立光束，实现多组成气体在线同时测量，相比于传统的多个气室串并联结构极大的节约了制造成本，且在测量气体流速一定的情况下，相比多个气室串并联结构的响应时间更短。

A method of multi-component gas content measurement on-line by multi laser

【技术实现步骤摘要】
一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法
本专利技术涉及石化、天然气
，具体为基于可调式半导体激光器吸收光谱技术的一种单气室多激光器同时测量天然气中多组分气体的结构方法。
技术介绍
气相色谱法是利用试样中各组份在气相和固定液体相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰，气相色谱法需要载气，有无法实现实时在线测量，相应时间慢等缺陷。TDLAS可调式半导体激光器吸收光谱技术，通过电流和温度调谐半导体激光器的输出波长，扫描被测物质的某一条吸收谱线，通过检测吸收光谱的吸收强度获得被测物质的浓度，TDLAS检测的是激光穿过被测气体通道上的分子数，获得的气体浓度是整个通道的平均浓度。但是一般情况下一个特定波长的激光器只能测量一种气体组分，所以在测量两种或者两种以上气体组分时需要多个测量气室组成串联或者并联结构，间接的增加了制造成本和测量响应时间。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法，解决了现有在测量两种或者两种以上气体组分时需要多个测量气室组成串联或者并联结构，间接的增加了制造成本和测量响应时间的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法，其测量结构包括气体A激光器准直透镜、气体A半导体激光器、气体A激光探测器、气体B激光器准直透镜、气体B半导体激光器、气体B激光探测器、气室上端凹面反射镜、气室底部凹面反射镜、气室、气室出气口、气室进气接口和窗口，所述气室上端凹面反射镜固定安装于气室内壁的顶部，且气室底部凹面反射镜固定安装于气室内壁的底部，所述气室出气口和气室进气接口均安装于气室的一侧。所述测量方法具体包括以下步骤：S1、首先将待测天然气从激光从气室进气接口进入，再从气室出气口流出将气室中充满待测气体；S2、然后气体A半导体激光器发出光速a后，经过气体A激光器准直透镜准直，然后透过窗口进入气室；S3、激光在气室上端凹面反射镜和气室底部凹面反射镜之间来回反射若干次后从窗口出来打到气体A激光探测器上，激光信号经过处理电路处理后计算待测气体中气体A的含量；S4、气体B半导体激光器发出光速b后，经过气体B激光器准直透镜准直，透过窗口进入气室；S5、激光在气室上端凹面反射镜和气室底部凹面反射镜之间来回反射若干次后从窗口出来打到气体A激光探测器上，激光信号经过处理电路处理后计算待测气体中气体A的含量。优选的，所述气体A激光器准直透镜用于将激光器发射出来具有大发散角的激光进行准直，且气体B激光器准直透镜用于将激光器发射出来具有大发散角的激光进行准直。优选的，所述气体A半导体激光器和气体B半导体激光器均是用于提供半导体激光信号。优选的，所述气体A激光探测器和气体B激光探测器均是用于接收半导体激光信号。优选的，所述气室上端凹面反射镜用于光束a进入气室腔体及光束反射，且气室底部凹面反射镜用于光束b进入气室腔体及光束反射。优选的，所述气室用于存储流动的待测气体，且气室为herroitt长光程气室。优选的，所述气室出气口用于待测气体流出气室，且气室进气接口用于待测气体流入气室。优选的，所述窗口数量为两个，且两个窗口分别位于气室的顶部和底部，所述窗口用于密封气室及光路进入气室。(三)有益效果本专利技术提供了一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法，其测量结构包括气体A激光器准直透镜、气体A半导体激光器、气体A激光探测器、气体B激光器准直透镜、气体B半导体激光器、气体B激光探测器、气室上端凹面反射镜、气室底部凹面反射镜、气室、气室出气口、气室进气接口和窗口，气室上端凹面反射镜固定安装于气室内壁的顶部，且气室底部凹面反射镜固定安装于气室内壁的底部，气室出气口和气室进气接口均安装于气室的一侧，可实现通过采用多个激光器搭配一个气室的结构方法，改进了传统的一个气室搭配一个激光器的结构，可在一个腔体内形成多组独立光束，实现多组成气体在线同时测量，相比于传统的多个气室串并联结构极大的节约了制造成本，且在测量气体流速一定的情况下，相比多个气室串并联结构的响应时间更短。附图说明图1为本专利技术测量结构的示意图；图2为本专利技术结构方案仿真图；图3为本专利技术下凹面镜上光斑图。图中，1气体A激光器准直透镜、2气体A半导体激光器、3气体A激光探测器、4气体B激光器准直透镜、5气体B半导体激光器、6气体B激光探测器、7气室上端凹面反射镜、8气室底部凹面反射镜、9气室、10气室出气口、11气室进气接口、12窗口。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3，本专利技术实施例提供一种技术方案：一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法，其测量结构包括气体A激光器准直透镜1、气体A半导体激光器2、气体A激光探测器3、气体B激光器准直透镜4、气体B半导体激光器5、气体B激光探测器6、气室上端凹面反射镜7、气室底部凹面反射镜8、气室9、气室出气口10、气室进气接口11和窗口12，气室上端凹面反射镜7固定安装于气室9内壁的顶部，且气室底部凹面反射镜8固定安装于气室9内壁的底部，气室出气口10和气室进气接口11均安装于气室9的一侧，气体A激光器准直透镜1用于将激光器发射出来具有大发散角的激光进行准直，且气体B激光器准直透镜4用于将激光器发射出来具有大发散角的激光进行准直，气体A半导体激光器2和气体B半导体激光器5均是用于提供半导体激光信号，气体A激光探测器3和气体B激光探测器6均是用于接收半导体激光信号，气室上端凹面反射镜7用于光束a进入气室9腔体及光束反射，且气室底部凹面反射镜8用于光束b进入气室9腔体及光束反射，气室9用于存储流动的待测气体，且气室9为herroitt长光程气室，气室出气口10用于待测气体流出气室9，且气室进气接口11用于待测气体流入气室9，窗口12数量为两个，且两个窗口12分别位于气室9的顶部和底部，窗口12用于密封气室9及光路进入气室9。测量方法具体包括以下步骤：S1、首先将待测天然气从激光从气室进气接口11进入，再从气室出气口10流出将气室9中充满待测气体；S2、然后气体A半导体激光器2发出光速a后，经过气体A激光器准直透镜1准直，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法，其特征在于：其测量结构包括气体A激光器准直透镜(1)、气体A半导体激光器(2)、气体A激光探测器(3)、气体B激光器准直透镜(4)、气体B半导体激光器(5)、气体B激光探测器(6)、气室上端凹面反射镜(7)、气室底部凹面反射镜(8)、气室(9)、气室出气口(10)、气室进气接口(11)和窗口(12)，所述气室上端凹面反射镜(7)固定安装于气室(9)内壁的顶部，且气室底部凹面反射镜(8)固定安装于气室(9)内壁的底部，所述气室出气口(10)和气室进气接口(11)均安装于气室(9)的一侧；/n所述测量方法具体包括以下步骤：/nS1、首先将待测天然气从激光从气室进气接口(11)进入，再从气室出气口(10)流出将气室(9)中充满待测气体；/nS2、然后气体A半导体激光器(2)发出光速a后，经过气体A激光器准直透镜(1)准直，然后透过窗口(12)进入气室(9)；/nS3、激光在气室上端凹面反射镜(7)和气室底部凹面反射镜(8)之间来回反射若干次后从窗口(12)出来打到气体A激光探测器(3)上，激光信号经过处理电路处理后计算待测气体中气体A的含量；/nS4、气体B半导体激光器(5)发出光速b后，经过气体B激光器准直透镜(4)准直，透过窗口(12)进入气室(9)；/nS5、激光在气室上端凹面反射镜(7)和气室底部凹面反射镜(8)之间来回反射若干次后从窗口(12)出来打到气体A激光探测器(3)上，激光信号经过处理电路处理后计算待测气体中气体A的含量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的方法，其特征在于：其测量结构包括气体A激光器准直透镜(1)、气体A半导体激光器(2)、气体A激光探测器(3)、气体B激光器准直透镜(4)、气体B半导体激光器(5)、气体B激光探测器(6)、气室上端凹面反射镜(7)、气室底部凹面反射镜(8)、气室(9)、气室出气口(10)、气室进气接口(11)和窗口(12)，所述气室上端凹面反射镜(7)固定安装于气室(9)内壁的顶部，且气室底部凹面反射镜(8)固定安装于气室(9)内壁的底部，所述气室出气口(10)和气室进气接口(11)均安装于气室(9)的一侧；
所述测量方法具体包括以下步骤：
S1、首先将待测天然气从激光从气室进气接口(11)进入，再从气室出气口(10)流出将气室(9)中充满待测气体；
S2、然后气体A半导体激光器(2)发出光速a后，经过气体A激光器准直透镜(1)准直，然后透过窗口(12)进入气室(9)；
S3、激光在气室上端凹面反射镜(7)和气室底部凹面反射镜(8)之间来回反射若干次后从窗口(12)出来打到气体A激光探测器(3)上，激光信号经过处理电路处理后计算待测气体中气体A的含量；
S4、气体B半导体激光器(5)发出光速b后，经过气体B激光器准直透镜(4)准直，透过窗口(12)进入气室(9)；
S5、激光在气室上端凹面反射镜(7)和气室底部凹面反射镜(8)之间来回反射若干次后从窗口(12)出来打到气体A激光探测器(3)上，激光信号经过处理电路处理后计算待测气体中气体A的含量。


2.根据权利要求1所述的一种多激光器同时在线测量多组分气体含量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雪蛟，闫威，杨越洲，
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