本发明专利技术公开了一种环境自适应宽温激光气体探测方法、装置和主控设备，环境自适应宽温激光气体探测方法包括：获取环境温度，并根据环境温度选定工作温度和工作波长；根据工作温度和工作波长控制激光器发射激光信号，其中，激光信号通过待测气体后，被光电探测器接收并输出探测信号；对探测信号进行气体浓度解调，得到待测气体的测量浓度；对测量浓度进行补偿修正，得到最终的气体浓度。本发明专利技术通过自适应地选择激光工作波长和工作温度，解决了宽温应用条件下激光器控温失败，激光气体探测器失效的问题。的问题。的问题。
【技术实现步骤摘要】
环境自适应宽温激光气体探测方法、装置和主控设备
[0001]本专利技术涉及气体探测
，特别涉及一种环境自适应宽温激光气体探测方法、一种环境自适应宽温激光气体探测装置和一种主控设备。
技术介绍
[0002]甲烷是矿井中主要的易燃易爆气体和天然气的主要成分。当空气中的甲烷浓度约为5％到15％时，遇火源就会爆炸；在无火源情况下，当空气中的甲烷浓度达到50％，能使人因缺氧而窒息死亡。激光甲烷气体探测由于具有抗干扰强，探测精度及灵敏度高等显著优点，可应用于公共安全、节能环保、石油石化及化工等领域甲烷气体泄漏的监测。
[0003]目前，激光甲烷气体探测采用单个激光波长对甲烷气体的指纹光谱进行吸收测量，对于温差较大的应用环境，采用单个激光波长对甲烷气体测量时，激光器满足不了温度范围较宽的应用场景。
[0004]例如，针对温度范围为
‑
40℃～70℃的宽温应用，对于采用单个激光波长(1653.72nm)进行甲烷探测的激光器，需控温在37.6℃进行工作。在
‑
40℃应用环境条件下，激光器仍要控温在37.6℃，温差高达77.6℃，激光器无法实现这么大温差的温度控制，会出现激光器控温失败，导致激光波长漂移，无法进行甲烷吸收探测，导致激光甲烷探测器失效。此外，即使激光器控温工作在中间温度15℃采用单个激光波长进行甲烷探测，在低温
‑
40℃或高温70℃环境下，温差仍较高，最高温差可达55℃，激光器仍无法实现这么大温差的温度控制，依旧会出现激光器控温失败，激光甲烷探测器失效等问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种环境自适应宽温激光气体探测方法、装置和主控设备，以实现宽温范围的激光气体探测。
[0006]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种环境自适应宽温激光气体探测方法，所述方法包括：获取环境温度，并根据所述环境温度选定工作温度和工作波长；根据所述工作温度和所述工作波长控制激光器发射激光信号，其中，所述激光信号通过待测气体后，被光电探测器接收并输出探测信号；对所述探测信号进行气体浓度解调，得到所述待测气体的测量浓度；对所述测量浓度进行补偿修正，得到最终的气体浓度。
[0007]另外，本专利技术实施例的环境自适应宽温激光气体探测方法还可以具有如下附加技术特征：
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述根据所述环境温度选定工作温度和工作波长，包括：如果所述环境温度在第一宽温范围内，则选定工作温度为第一预设温度、工作波长为第一预设波长；如果所述环境温度在第二宽温范围内，则选定工作温度为第二预设温度、工作波长为第二预设波长；其中，所述第一宽温范围中的温度小于所述第二宽温范围中的温度，所述第一预设温度小于所述第二预设温度，所述第一预设波长小于所述第二预设波长。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，通过下式对所述测量浓度进行补偿修正：
[0010]C
T
＝C0[a(ΔT)2+bΔT+c][0011]其中，C
T
为温度为T时最终的气体浓度，ΔT＝T
‑
T0，T0为标定温度，C0为所述测量浓度，a、b、c为修正系数。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述待测气体为甲烷气体。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述第一宽温范围为[
‑
40℃,25℃)，所述第一预设温度为10℃，所述第一预设波长为1650.96nm；
[0014]所述第二宽温范围为[25℃,70℃]，所述第二预设温度为37.6℃，所述第二预设波长为1653.72nm。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，采用预设电流信号驱动所述激光器发射所述激光信号，其中，所述激光信号为三角波信号或叠加正弦调制的三角波信号。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述预设电流信号的电流大小为25～55mA。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，采用直接吸收光谱解调算法或波长调制光谱谐波解调算法，对所述探测信号进行气体浓度解调。
[0018]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种主控设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的环境自适应宽温激光气体探测方法。
[0019]为达到上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种环境自适应宽温激光气体探测装置，所述装置包括：温度传感器，用于采集环境温度；激光器，用于发射激光信号；气室，所述气室内设有待测气体，其中，所述激光信号经过所述待测气体后传输至光电探测器；所述光电探测器，用于将接收到的激光信号转换成电信号，得到探测信号。
[0020]根据上述的主控设备，与所述温度传感器、所述激光器和所述光电探测器分别连接，用于根据所述环境温度选定工作温度和工作波长，并根据所述工作温度和所述工作波长控制激光器发射激光信号，以及对所述探测信号进行气体浓度解调，得到所述待测气体的测量浓度，并对所述测量浓度进行补偿修正，得到最终的气体浓度。
[0021]本专利技术实施例的环境自适应宽温激光气体探测方法、装置和主控设备，通过自适应地选择激光工作波长和工作温度，解决了宽温应用条件下激光器控温失败，激光气体探测器失效的问题。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例的环境自适应宽温激光气体探测方法的流程示意图；
[0023]图2是本专利技术一实施例的预设温度和预设波长选择示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例的环境自适应宽温激光气体探测装置的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]下面参考附图1
‑
附图3描述本专利技术实施例的环境自适应宽温激光气体探测方法、
装置和主控设备。
[0027]图1是本专利技术实施例的环境自适应宽温激光气体探测方法的流程示意图。
[0028]如图1所示，环境自适应宽温激光气体探测方法包括：
[0029]S1，获取环境温度，并根据环境温度选定工作温度和工作波长。
[0030]S2，根据工作温度和工作波长控制激光器发射激光信号，其中，激光信号通过待测气体后，被光电探测器接收并输出探测信号。
[0031]S3，对探测信号进行气体浓度解调，得到待测气体的测量浓度。
[0032]S4，对测量浓度进行补偿修正，得到最终的气体浓度。
[0033]具体地，通过下式对测量浓度进行补偿修正：
[0034]C
T
＝C0[a(ΔT)2+bΔT+c][0035]其中，C
T
为温度为T时最终的气体浓度，ΔT＝本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环境自适应宽温激光气体探测方法，其特征在于，所述方法包括：获取环境温度，并根据所述环境温度选定工作温度和工作波长；根据所述工作温度和所述工作波长控制激光器发射激光信号，其中，所述激光信号通过待测气体后，被光电探测器接收并输出探测信号；对所述探测信号进行气体浓度解调，得到所述待测气体的测量浓度；对所述测量浓度进行补偿修正，得到最终的气体浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述环境温度选定工作温度和工作波长，包括：如果所述环境温度在第一宽温范围内，则选定工作温度为第一预设温度、工作波长为第一预设波长；如果所述环境温度在第二宽温范围内，则选定工作温度为第二预设温度、工作波长为第二预设波长；其中，所述第一宽温范围中的温度小于所述第二宽温范围中的温度，所述第一预设温度小于所述第二预设温度，所述第一预设波长小于所述第二预设波长。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式对所述测量浓度进行补偿修正：C
T
＝C0[a(ΔT)2+bΔT+c]其中，C
T
为温度为T时最终的气体浓度，ΔT＝T
‑
T0，T0为标定温度，C0为所述测量浓度，a、b、c为修正系数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待测气体为甲烷气体。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一宽温范围为[
‑
40℃,25℃)，所述第一预设温度为10℃，所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁宏永，巢佰崇，梁光华，杨广，程跃，付明，
申请(专利权)人：清华大学合肥公共安全研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。