[發明專利]一種基于VCSEL的低功耗氣體檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201210445860.7
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102967580A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 李艷芳;劉統玉;魏玉賓;王昌;趙燕杰;張婷婷;趙維凇
• 申請（專利權）人: 山東微感光電子有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種基于VCSEL的低功耗氣體檢測裝置，其特征是，包括溫度探測器件、VCSEL激光器、光路組件、光纖傳感探頭、參考探頭、光電探測器和功率參考探測器件；所述光路組件包括分路器和耦合器；所述溫度探測器件連接VCSEL激光器，所述VCSEL激光器連接光路組件的分路器，所述分路器連接第一耦合器的輸入端和第二耦合器的輸入端，所述第一耦合器的輸出端連接光纖傳感探頭，所述第一耦合器的返回端連接第一光電探測器；所述第二耦合器的輸出端連接參考探頭和功率參考探測器件；所述參考探頭連接第一光電探測器；所述功率參考探測器件是光電探測器，所述的VCSEL激光器發出的光經過光路組件進行隔離和分光后進入光纖傳感探頭、參考探頭和功率參考探測器件。

2.如權利要求1所述的一種基于VCSEL的低功耗氣體檢測裝置，其特征是，所述的VCSEL激光器是通過電流進行連續波長調制的激光器；所述VCSEL激光器采用不帶溫控模塊的VCSEL激光器，在電流固定的情況下，VCSEL激光器的波長和環境溫度基本上成線性關系。

3.如權利要求1所述的一種基于VCSEL的低功耗氣體檢測裝置所采用的工作方法，包括以下幾個工作步驟：

步驟（1）：溫度探測器件測得環境的溫度；

步驟（2）：根據步驟（1）測得的環境溫度值確定激光器發光的波長；

步驟（3）：根據步驟（2）確定的激光器的波長，確定出現在掃描區域內的吸收峰的波長；

步驟（4）：VCSEL激光器產生光，所述光的波長與光強、驅動電流、環境溫度成一定關系；

步驟（5）：VCSEL激光器發出的光經光路組件到光纖傳感探頭、參考探頭和功率參考探測器件；

步驟（6）：把步驟（5）中得到的兩個探測信號分別和功率參考探測器件測得的功率參考信號相除，消除因光源的功率變化對測量結果造成的影響；

步驟（7）：根據步驟（3）和步驟（6）確定吸收峰所在的整個掃描周期中的位置；

步驟（8）：參考步驟（6）得到的消除因光源的功率變化對測量結果造成影響的帶有濃度信息的信號，參考步驟（7）中確定的吸收峰的位置，根據Beer-Lambert定律和參考探頭中的濃度信號做比較，測得待測氣體的濃度。

4.如權利要求3所述的一種基于VCSEL的低功耗氣體檢測方法，其特征是，所述步驟（5）分為以下具體步驟：

步驟（5-1）：光源發出的光在光纖傳感探頭中得到一定程度的吸收，吸收強度和環境中待測氣體的濃度成一定的關系，光穿過光纖傳感探頭以后被第一光電探測器探測；

步驟（5-2）：光源發出的光在參考探頭中得到固定的吸收，吸收的強度和參考氣室內氣體的濃度有關，光穿過參考探頭以后被第二光電探測器探測；

步驟（5-3）：光源發出的光經分路器進入功率參考探測器件。