[發明專利]氣體濃度監測方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201611150759.3
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106525742B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 王寅;魏玉賓;張婷婷;胡杰;趙維崧;李艷芳;王兆偉;劉統玉
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 梁香美

1.一種氣體濃度監測系統，其特征在于，包括激光產生裝置、氣體探頭、多個參考氣室、光電探測裝置以及微控制器，所述微控制器與所述光電探測裝置電連接，所述氣體探頭用于探測待測氣體，所述待測氣體包括多種氣體，每種所述氣體對應一個填充有該氣體的所述參考氣室；

所述激光產生裝置用于輸出信號光和多束參考光，其中，所述多束參考光與所述多個參考氣室一一對應；

所述信號光傳輸至所述氣體探頭內，一部分所述信號光被所述氣體探頭內的待測氣體吸收，另一部分所述信號光從所述氣體探頭輸出并傳輸至所述光電探測裝置；

每束所述參考光均傳輸至與該參考光對應的參考氣室，一部分該參考光被該參考氣室內的氣體吸收，另一部分該參考光從該參考氣室輸出并傳輸至所述光電探測裝置；

所述光電探測裝置用于將接收到的所述信號光和每束參考光均轉化為第一電信號發送至所述微控制器；

所述微控制器用于處理所述第一電信號以得到所述待測氣體中各組分的濃度；其中，所述激光產生裝置還用于產生基準光，所述激光產生裝置輸出的所述信號光與所述基準光的光強之間的差值的絕對值小于預設值，所述激光產生裝置輸出的每束參考光的光強與所述基準光的光強之間的差值的絕對值小于所述預設值；

所述光電探測裝置還用于接收所述激光產生裝置輸出的基準光，將所述基準光轉換為第二電信號發送至所述微控制器；

所述微控制器用于處理所述第一電信號和所述第二電信號以得到所述待測氣體中各組分的濃度。

2.根據權利要求1所述的氣體濃度監測系統，其特征在于，所述激光產生裝置包括激光器以及光纖分束器，所述激光器與所述微控制器電連接，所述激光器的輸出端與所述光纖分束器的輸入端耦合，所述激光器輸出的激光光束傳輸至所述光纖分束器，經所述光纖分束器分束為所述信號光、所述多束參考光以及所述基準光輸出。

3.根據權利要求1所述的氣體濃度監測系統，其特征在于，所述氣體探頭包括赫里奧特光學結構，入射到所述氣體探頭內的信號光經所述赫里奧特光學結構多次反射后輸出，以使得一部分所述信號光被所述氣體探頭內的待測氣體吸收。

4.根據權利要求1所述的氣體濃度監測系統，其特征在于，所述多種氣體包括第一氣體和第二氣體，所述多束參考光包括第一參考光和第二參考光，所述多個參考氣室包括填充有所述第一氣體的第一參考氣室和填充有所述第二氣體的第二參考氣室；

所述第一參考光傳輸至所述第一參考氣室，一部分所述第一參考光被所述第一參考氣室內的第一氣體吸收，另一部分所述第一參考光從所述第一參考氣室輸出并傳輸至所述光電探測裝置；

所述第二參考光輸入所述第二參考氣室，一部分所述第二參考光被所述第二參考氣室內的第二氣體吸收，另一部分所述第二參考光從所述第二參考氣室輸出并傳輸至所述光電探測裝置。

5.根據權利要求4所述的氣體濃度監測系統，其特征在于，所述第一氣體為丙烷，所述第二氣體為丁烷，所述信號光和多束參考光的波長范圍均為1681.88nm-1685.6nm。

6.根據權利要求1所述的氣體濃度監測系統，其特征在于，所述氣體濃度監測系統還包括報警模塊，所述報警模塊與所述微控制器電連接；

所述微控制器還用于當得到的待測氣體的任一組分的濃度大于預設閾值時，發送報警指令至所述報警模塊；

所述報警模塊用于接收到所述報警指令后進行報警。