[發明專利]基于FPGA單光路信號補償的激光甲烷檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201710312356.2
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN106990069A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 高耀;陶德保;高仁祥;胡友昌
• 申請（專利權）人: 江蘇三恒科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙)32257
• 代理人: 李明

1.基于FPGA單光路信號補償的激光甲烷檢測裝置，其特征在于：包括激光驅動單元、FPGA、信號采集及程控放大單元，所述激光驅動單元路的輸出端與激光器相連接，用于控制激光器輸出激光光束給甲烷氣室，所述信號采集及程控放大單元的輸入端用于采集甲烷氣室的濃度信號，所述信號采集及程控放大單元的輸出端與FPGA的信號輸入端相連接，

所述激光驅動單元，包括低頻掃描信號輸出電路、驅動電路、高頻調整信號輸出電路，所述低頻掃描信號輸出電路、高頻調整信號輸出電路分別與驅動電路的信號輸入端相連接，所述驅動電路的輸出端做為激光驅動單元的輸出端與激光器相連接

所述信號采集及程控放大單元，包括光電檢測電路、程控放大電路和前置放大電路，所述光電檢測電路的輸入端做為信號采集及程控放大單元的輸入端用于采集甲烷氣室的濃度信號，所述光電檢測電路的輸出端通過程控放大電路與前置放大電路的輸入端相連接，所述前置放大電路的輸出端做為信號采集及程控放大單元的輸出端與FPGA的信號輸入端相連接。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA單光路信號補償的激光甲烷檢測裝置，其特征在于：所述激光驅動單元，還包括溫度控制電路，所述溫度控制電路與激光器的溫度控制端相連接。

3.根據權利要求1所述的基于FPGA單光路信號補償的激光甲烷檢測裝置，其特征在于：所述程控放大電路還接收FPGA的反饋信號。

4.根據權利要求1所述的基于FPGA單光路信號補償的激光甲烷檢測裝置，其特征在于：所述低頻掃描信號輸出電路輸出低頻三角波信號。

5.基于權利要求1-4任一項所述的基于FPGA單光路信號補償的激光甲烷檢測裝置的檢測方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟（A），通過激光驅動單元控制激光器輸出激光光束給甲烷氣室；

步驟（B），甲烷氣室輸出甲烷濃度信號給信號采集及程控放大單元進行信號采集、程控放大、前置放大，并將處理后的甲烷濃度信號給FPGA；

步驟（C），FPGA對甲烷濃度信號進行處理，判斷甲烷濃度信號幅值的是否滿足條件，若甲烷濃度信號幅值變化過大，則執行步驟（D）；若甲烷濃度信號幅值變化不大，則執行步驟（E）；

步驟（D），FPGA輸出反饋信號給程控放大電路，調節程控放大電路放大補償系數，減小甲烷濃度信號的幅值，滿足甲烷濃度信號幅值的條件后，并執行步驟（F）；

步驟（E），FPGA對甲烷濃度信號的幅值，進行軟件補償，通過記錄非吸收點對應的光強與原始光強進行實時比較，得到實時的放大倍數，滿足甲烷濃度信號幅值的條件后，并執行步驟（F）；

步驟（F），FPGA對幅值調整后的甲烷濃度信號進行處理，得到甲烷濃度，完成甲烷氣室的甲烷檢測。

6.根據權利要求5所述的基于FPGA單光路信號補償的激光甲烷檢測裝置的檢測方法，其特征在于：步驟（C）滿足甲烷濃度信號幅值的條件當檢測到的甲烷濃度信號幅值低于基準滿量程的四分之一或高于基準滿量程的四分之三時，執行步驟（D）；否則，執行步驟（E）。