一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统，属于气体检测技术领域，包括：分时信号发生器；驱动电路，其输入端与分时信号发生器的输出端连接；开关阵列1，包括多个第一开关，第一开关的输入端与驱动电路的输出端连接；气体检测模块，包括多个气体检测通路；多个气体检测通路的输入端分别与多个第一开关的输出端一一对应连接；开关阵列2，包括多个第二开关，多个第二开关的输入端分别与多个气体检测通路的输出端一一对应连接；前置放大器，其输入端与开关阵列2输出端相连接；锁相放大器，其输入端与前置放大器的输出端、分时信号发生器的输出端相连接；微处理器，其输入端与锁相放大器的输出端连接。该系统可对多种混合气体的浓度进行分时序检测。的浓度进行分时序检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统


[0001]本专利技术属于气体检测
，具体涉及一种一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统。

技术介绍

[0002]可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术是一种非侵入式光谱测量技术，具有高选择性，高灵敏度，高分辨率，信号高保真的特点；可以同时检测气体的浓度，温度，压强等多参数流场信息。
[0003]利用TDLAS技术测量气体浓度参数的方法有：直接吸收光谱技术(DAS)和波长调制光谱技术(WMS)。在直接吸收光谱技术(DAS)中，气体吸收率函数通过入射光强和透射光强的比值直接拟合气体吸收率函数，进而获得测量气体的浓度参数。波长调制光谱技术(WMS)采用高频正弦信号和低频锯齿波信号相互叠加方式，通过检测输出信号中二次谐波峰值来推测待测气体的浓度参数。
[0004]然而，采用DAS或WMS的TDLAS技术能够较好的实现单一气体的浓度参数测量，但当气体为多种气体混合时，单个气体检测通路无法实现多种气体同步测量，需要将多个气体检测通路进行串联或并联进行测量。但是这种方式使得同一时间所有的检测通路必须同时参与工作,会产生较大的系统冗余。
[0005]总之，现有技术存在将多个气体检测通路进行串联或并联以测量多种混合气体浓度参数时，系统冗余较大的问题。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：<br/>[0008]分时信号发生器，用于分时产生锯齿波和正弦波电压信号；
[0009]驱动电路，其输入端与所述分时信号发生器的输出端连接；用于将所述分时信号发生器产生的电压信号转换成电流信号；
[0010]开关阵列1，包括多个第一开关，所述第一开关的输入端与所述驱动电路的输出端连接；
[0011]气体检测模块，包括多个气体检测通路；所述多个气体检测通路的输入端分别与所述多个第一开关的输出端一一对应连接；所述气体检测模块用于吸收待测气体并输出气体检测信号；
[0012]开关阵列2，包括多个第二开关，所述多个第二开关的输入端分别与所述多个气体检测通路的输出端一一对应连接；
[0013]前置放大器，其输入端与所述开关阵列2输出端相连接，所述前置放大器用于将气体检测信号进行放大，满足锁相放大器需求。
[0014]锁相放大器，其输入端与所述前置放大器的输出端、分时信号发生器的输出端相连接，用于将气体检测信号和分时信号发生器发生器发出的倍频信号进行合成获得所需要的二次谐波信号信息；
[0015]微处理器，其输入端与所述锁相放大器的输出端连接，用于对二次谐波信号进行处理，得到气体浓度参数。
[0016]进一步，所述气体检测通路包括：DFB激光器，其输入端与所述第一开关的输出端相连；
[0017]多光程吸收池，其输入端与DFB激光器的输出端相连；
[0018]光电探测器，其输入端与所述多光程吸收池的输出端相连，其输出端与所述开关阵列2的输入端相连；用于将光信号转化为电信号。
[0019]进一步，所述多光程吸收池顶部两侧设有进气口与出气口，用于待测气体的输入和输出，所多光程吸收池内部设有反射镜，用于将激光进行多次反射从而放大光程。
[0020]进一步，还包括：译码器，其输入端与所述微处理器的输出端相接，输出端与所述开关阵列1和开关阵列2的输入端相接；用于控制开关阵列1和开关阵列2的开关同步通断。
[0021]进一步，所述分时信号发生器包括：时序开关电路,其输入端与所述微处理器的输出端相连；
[0022]锯齿波信号产生电路，其输入端与所述时序开关电路的输出端相连；
[0023]正弦波信号产生电路，其输入端与所述时序开关电路的输出端相连；
[0024]信号合成电路，其输入端与所述锯齿波信号产生电路、正弦波信号产生电路相连接，输出端与所述驱动电路相连接。
[0025]倍频信号产生电路，其输入端与正弦波信号产生电路相连接，输出端与所述锁相放大器电路相连接。
[0026]进一步，所述微处理器的输出端与所述分时信号发生器的输入端连接；用于控制所述分时信号发生器在不同时序产生的锯齿波信号和正弦波电压信号的幅度及频率。
[0027]本专利技术提供的一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统具有以下有益效果：
[0028]设有分时信号发生器，用于在不同时刻发出产生TDLAS所需要的锯齿波和正弦波电压信号及其倍频信号；设有开关阵列1，用于分时段将单个气体检测通路的输入端与共享通道模块中的驱动电路的输出端相接通；开关阵列2用于分时段将单个气体检测通路的输出端与前置放大器相接通，锁相放大器将处理后的信号输入到微处理器以计算并储存被测气体浓度值。
[0029]本专利技术通过分时序同步控制开关阵列1和开关阵列2中相应开关的通断，将气体检测模块与驱动电路和前置放大器分时序相接通，使得单个时段仅有一个气体检测通路参与工作。有效解决了现有技术中将多个气体检测通路并联、串联测量多气体浓度，导致系统冗余较大的问题。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本专利技术实施例的一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例的时序控制图。
[0033]图3为本专利技术实施例的CO2浓度检测具体实施图
[0034]图4为本专利技术实施例的分时信号发生器示意图
具体实施方式
[0035]为了使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0036]此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。
[0037]实施例：
[0038]本专利技术提供了一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统，具体如图1所示，包括共享通道模块，共享通道模块包括：分时信号发生器，用于产生可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)所需要的锯齿波信号和正弦波信号。分时信号发生器包括：时序开关电路,其输入端与微处理器的输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统，其特征在于，包括：分时信号发生器，用于分时产生锯齿波和正弦波电压信号；驱动电路，其输入端与所述分时信号发生器的输出端连接；用于将所述分时信号发生器产生的电压信号转换成电流信号；开关阵列1，包括多个第一开关，所述第一开关的输入端与所述驱动电路的输出端连接；气体检测模块，包括多个气体检测通路；所述多个气体检测通路的输入端分别与所述多个第一开关的输出端一一对应连接；所述气体检测模块用于吸收待测气体并输出气体检测信号；开关阵列2，包括多个第二开关，所述多个第二开关的输入端分别与所述多个气体检测通路的输出端一一对应连接；前置放大器，其输入端与所述开关阵列2输出端相连接，所述前置放大器用于将气体检测信号进行放大，满足锁相放大器需求。锁相放大器，其输入端与所述前置放大器的输出端、分时信号发生器的输出端相连接，用于将气体检测信号和分时信号发生器发生器发出的倍频信号进行合成获得所需要的二次谐波信号信息；微处理器，其输入端与所述锁相放大器的输出端连接，用于对二次谐波信号进行处理，得到气体浓度参数。2.根据权利要求1所述的一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统，其特征在于，所述气体检测通路包括：DFB激光器，其输入端与所述第一开关的输出端相连；多光程吸收池，其输入端与DFB激光器的输出端相连；光电探测器，其输入端与所述多光程吸收池的输出端相连，其输出端与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝宏，钱立峰，赵嘉，饶伟，陈斌，戴路尧，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：