一种激光气体分析仪制造技术

本发明专利技术属于气体检测、分析技术领域,涉及一种激光气体分析仪，包括信号发生器、恒流电源、激光光源、气室、感光模块、前置放大器、混频器、滤波模块、模数转换模块、微控制模块，信号发生器分别电连接恒流电源、混频器，恒流电源电连接激光光源，激光光源发光穿过气室后由感光模块接收，感光模块电连接前置放大器，前置放大器电连接滤波模块，滤波模块电连接模数转换模块，模数转换模块电连接微控制模块；本发明专利技术通过设置可输出不同频率的光源，使得该激光气体分析仪能够根据检测的气体不同，调节光源输出的与气体吸收率最大的光，从而提高激光气体分析仪检测气体的精度。体分析仪检测气体的精度。体分析仪检测气体的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种激光气体分析仪


[0001]本专利技术属于气体检测、分析
，具体涉及一种激光气体分析仪。

技术介绍

[0002]现有技术中的激光气体分析仪大致分为两种结构，包括原位对穿式和采样多反腔式，其中原位对穿式可实时对气体进行监测，但其测量光程较短；采样多反腔式在腔体内设有多个反射镜，激光光路在腔体内实现光路的来回反射，从而在较小结构实现较长光程，但是采样多反腔式相对于一些高浓度、高粉尘等恶劣工况需要进行样气的预处理，操作繁杂。
[0003]但是不论哪一种激光气体分析仪，所要测量的气体与对应波长激光功率的吸收量非常小，容易造成测量结果准确度不够，存在较大的误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决技术问题所采取的技术方案是：一种激光气体分析仪，包括信号发生器、恒流电源、激光光源、气室、感光模块、前置放大器、混频器、滤波模块、模数转换模块、微控制模块；信号发生器用于生成扫描信号、调制信号及解调信号；恒流电源用于为激光光源提供高稳定度低噪声的电流，使激光光源发光；气室用于充入气体，通过气体对激光的吸收以检测分析所充入的气体；感光模块用于接收穿过气室后的激光信号；前置放大器用于将感光模块接收到的激光信号转换成电压信号，同时调整使其幅度能够满足模数转换的要求；混频器用于接收信号发生器产生的解调信号以及经过前置放大器放大后的光信号进行混频；滤波模块用于将经过混频器处理的混频信号进行滤波处理生成二次微分曲线；模数转换模块用于将滤波处理生成的二次微分曲线经模数转换为数字量；微控制模块用于将模数转换模块转换后的数字量二次微分曲线进行拟合、解析，从而得到待分析的气体含量；信号发生器分别电连接恒流电源、混频器，所述恒流电源电连接激光光源，所述激光光源发光穿过气室后由感光模块接收，所述感光模块电连接前置放大器，所述前置放大器电连接滤波模块，所述滤波模块电连接模数转换模块，所述模数转换模块电连接微控制模块；信号发生器将调制信号、扫描信号输送至恒流电源，所述信号发生器将调解信号输送至混频器，所述滤波模块将滤波处理生成的二次微分曲线输送至模数转换模块；将低噪声高稳定恒流电源产生的电流通入激光光源，其即可发出恒定波长的激光；为了使激光波长改变时的分辨率更高，不使用改变电流值大小的方案，而是利用扫描信号使激光波长发生连续改变；因此可以通过配置权值电阻的方法，使得扫描信号转变的电流分辨率更高，因此，需要信号发生器来产生扫描信号和调制信号，同时，信号发生器还要产生一路调制信号频率2倍的信号供后级解调使用；这样，激光光源发出的激光就是带有调制信号和扫描信号的三角波信号，将该激光信号通过光路进行光斑整形和扩束之后，通入被测气体的气室，通过气室的激光会在气体能够吸收的激光波长的位置有个凹陷；利用感光模块将激光信号转换成电流信号，再利用前置放大器将电流信号转变成幅度一定的电压信号，将该信号与信号发生器输送至混频器的解调信号混频后，通过滤波模块滤除高次谐波，得到信号即为反映气体含量的二
次微分曲线，将二次微分曲线经模数转换模块转换为数字量后进入微控制模块进行拟合、解析，从而得到实际的气体含量；为了保证测量的准确性，还采用标准气体同样生成二次微分曲线进行校准。
[0005]优选的，所述气室包括相互独立的被测气室和标准气室。
[0006]优选的，所述激光气体分析仪还包括人机交互模块，人机交互模块用于控制指令的输入、气体分析结果的显示和输出，人机交互模块与微控制模块电连接。
[0007]优选的，所述激光光源为可调谐的分布式反馈的半导体激光二极管。
[0008]优选的，所述激光气体分析仪还包括温度控制模块，温度控制模块用于调整激光光源的加热或者制冷，使得激光光源的温度达到设定值；对激光光源进行精密控温使得其发出激光的波长不因外界温度的改变而改变。
[0009]更优的，所述温度控制模块包括温度感应电桥、信号调理模块、温度微控制器、温度工作点设定模块、模拟PID运算模块、功率放大模块，温度感应电桥电连接至信号调理模块，信号调理模块分别电连接温度微控制器和温度工作点设定模块，温度工作点设定模块电连接至模拟PID运算模块，模拟PID运算模块电连接至功率放大模块。
[0010]优选的，所述激光气体分析仪还包括模拟量输出模块，模拟量输出模块用于待测气体的实际含量，控制继电器实现报警等功能或者实现工业4
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20mA的电流输出，模拟量输出模块电连接微控制模块。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的激光气体分析仪，通过设置可输出不同频率的光源，使得该激光气体分析仪能够根据检测的气体不同，调节光源输出与气体吸收率最大的激光，从而提高激光气体分析仪检测气体的精度；另外，通过温度控制系统对光源的温度进行精密控制，使得光源发出的光的波长固定在设定的频率，不会因为温度改变而发生变化，从而使得光源发出恒定波长的光，进一步提高激光气体分析仪检测气体的精度。
附图说明
[0012]图1是激光气体分析仪的系统示意图；
[0013]图2是温度控制模块设计的示意图；
[0014]图3是恒流电源设计的示意图；
[0015]图4是信号发生器设计的示意图；
[0016]图5是前置放大器设计的示意图；
[0017]图6是二次微分曲线生成原理框图；
[0018]图7气体含量检测流程图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的相关技术进行清楚、完整的描述，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。
[0020]参考图1～7，一种激光气体分析仪，包括信号发生器、恒流电源、激光光源、气室、感光模块、前置放大器、混频器、滤波模块、模数转换模块、微控制模块；信号发生器用于生
成扫描信号、调制信号及解调信号；恒流电源用于为激光光源提供高稳定度低噪声的电流，使激光光源发光；气室用于充入气体，通过气体对激光的吸收以检测分析所充入的气体；感光模块用于接收穿过气室后的激光信号；前置放大器用于将感光模块接收到的激光信号转换成电压信号，同时调整使其幅度能够满足模数转换的要求；混频器用于接收信号发生器产生的解调信号以及经过前置放大器放大后的光信号进行混频；滤波模块用于将经过混频器处理的混频信号进行滤波处理生成二次微分曲线；模数转换模块用于将滤波处理生成的二次微分曲线经模数转换为数字量；微控制模块用于将模数转换模块转换后的数字二次微分曲线进行拟合、解析，从而得到待分析的气体含量；信号发生器分别电连接恒流电源、混频器，所述恒流电源电连接激光光源，所述激光光源发光穿过气室后由感光模块接收，所述感光模块电连接前置放大器，所述前置放大器电连接滤波模块，所述滤波模块电连接模数转换模块，所述模数转换模块电连接微控制模块；信号发生器将调制信号、扫描信号输送至恒流电源，所述信号发生器将调解信号输送至混频器，所述滤波模块将滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光气体分析仪,其特征在于：包括信号发生器、恒流电源、激光光源、气室、感光模块、前置放大器、混频器、滤波模块、模数转换模块、微控制模块；所述信号发生器用于生成扫描信号、调制信号及解调信号；所述恒流电源用于为激光光源提供高稳定度低噪声的电流，使激光光源发光；所述温度控制模块用于控制激光光源的温度，使其温度稳定，发出的激光波长更加稳定；所述气室用于充入气体，通过气体对激光的吸收以检测分析所充入的气体；所述感光模块用于接收穿过气室后的激光信号；所述前置放大器用于将感光模块接收到的激光信号转换成电压信号，同时调整使其幅度能够满足模数转换的要求；所述混频器用于接收信号发生器产生的解调信号以及经过前置放大器放大后的光信号进行混频；所述滤波模块用于将经过混频器处理的混频信号进行滤波处理生成二次微分曲线；所述模数转换模块用于将滤波处理生成的二次微分曲线转换为数字量；所述微控制模块用于将模数转换模块转换后的数字量二次微分曲线进行拟合、解析，从而得到待分析气体的含量，并实现人机交互功能；所述信号发生器分别电连接恒流电源、混频器，所述恒流电源电连接激光光源，所述激光光源发光穿过气室后由感光模块接收，所述感光模块电连接前置放大器，所述前置放大器电连接滤波模块，所述滤波模块电连接模数转换模块，所述模数转换模块电连接微控制模块；所述信号发生器将调制信号、扫描信号输送至恒流电源，所述信号发生器将调解信号输送至混...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孝峰，刘飞，
申请(专利权)人：刘飞，
类型：发明
国别省市：