[發(fā)明專利]一種消除光電器件內(nèi)部殘余待測氣體影響的氣體檢測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310670630.5
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103616332A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常恒泰;常軍;劉永寧;王福鵬;劉曉慧
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/31
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

1.一種消除光電器件內(nèi)部殘余待測氣體影響的氣體檢測系統(tǒng)，包括激光器驅(qū)動(dòng)模塊、溫度控制模塊、分布反饋半導(dǎo)體激光器、正向使用1*2光開關(guān)、逆向使用1*2光開關(guān)、氣室、單模光纖、光電探測器、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)，其特征在于分布反饋半導(dǎo)體激光器的輸出尾纖接正向使用1*2光開關(guān)的輸入端；正向使用1*2光開關(guān)的一路輸出端連接氣室的一端，氣室的另一端接逆向使用1*2光開關(guān)的一個(gè)輸出端；正向使用1*2光開關(guān)的另一路輸出端接單模光纖，單模光纖的另一端連接逆向使用1*2光開關(guān)的另一個(gè)輸出端；逆向使用1*2光開關(guān)的輸入端連接到光電探測器的輸入端，光電探測器的輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端和計(jì)算機(jī)相連接；激光器驅(qū)動(dòng)模塊和溫度控制模塊分別連接分布反饋半導(dǎo)體激光器；正、逆向使用1*2光開關(guān)的控制端分別與計(jì)算機(jī)相連接。

2.如權(quán)利要求1所述的一種消除光電器件內(nèi)部殘余待測氣體影響的氣體檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的分布反饋半導(dǎo)體激光器的具體工作波長和待測氣體的吸收峰的波長相適配。

3.如權(quán)利要求1所述的一種消除光電器件內(nèi)部殘余待測氣體影響的氣體檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的光電探測器為InGaAs?PIN光電二極管。

4.如權(quán)利要求1所述的一種消除光電器件內(nèi)部殘余待測氣體影響的氣體檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的正向使用1*2光開關(guān)與逆向使用1*2光開關(guān)均為普通機(jī)械式光開關(guān)。

5.一種如權(quán)利要求1所述氣體檢測系統(tǒng)的工作方法，步驟如下：

1）設(shè)定合適的溫度控制參數(shù)和分布反饋半導(dǎo)體激光器電流驅(qū)動(dòng)參數(shù)使分布反饋半導(dǎo)體激光器的輸出波長周期性掃描過待測氣體的吸收峰；分布反饋半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電流波形為鋸齒波或三角波；

2）在一個(gè)掃描周期開始時(shí)，計(jì)算機(jī)控制兩個(gè)光開關(guān)即正、逆向使用1*2光開關(guān)，使分布反饋半導(dǎo)體激光器的輸出光通過串接氣室的一路，激光經(jīng)過裝有待測氣體的氣室時(shí)，一部分光強(qiáng)被待測氣體吸收，剩余激光作為信號光進(jìn)入光電探測器，經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號后進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的電信號數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)當(dāng)中；

3）在下一個(gè)掃描周期開始時(shí)，計(jì)算機(jī)控制兩個(gè)光開關(guān)即正、逆向使用1*2光開關(guān)，使激光器的輸出光直接通過普通單模光纖而進(jìn)入無氣室的一路，作為參考光直接被導(dǎo)入光電探測器，同樣經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號后由數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集，采集到的數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)接收、存儲(chǔ)處理；

4）將步驟2）、3）兩組數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)當(dāng)中進(jìn)行減法處理，提取出只與氣室內(nèi)氣體含量有關(guān)的信號，根據(jù)比爾-朗伯定理反演推算出待測氣體的濃度，其推算公式如下：

其中，C為待測氣體體積分?jǐn)?shù)比，i_信號為得到的與氣室內(nèi)氣體含量有關(guān)的信號電壓值，a為光電轉(zhuǎn)換系數(shù)，I₀為激光入射氣室的平均光功率，α為待測氣體吸收系數(shù)，L為氣室有效吸收光程；

5）重復(fù)步驟2）、3）、4）的檢測過程，能夠?qū)崿F(xiàn)對待測氣體實(shí)時(shí)連續(xù)的濃度的檢測。