[發明專利]一種CRDS氣體濃度檢測儀的采樣系統及其采樣方法

在審

• 申請號: 201711423608.5
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN109959623A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 江長海;張飛雄;閻文斌
• 申請（專利權）人: 內蒙古光能科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于CRDS氣體濃度檢測儀的采樣系統及其采樣方法，該系統包括狀態轉換器、ADC采樣器、激光器、數據緩存器和信號處理器；狀態轉換器分別連接ADC采樣器、激光器、信號處理器和數據緩存器，以及ADC采樣器和數據緩存器之間互相連接，數據緩存器和信號處理器之間互相連接；狀態轉換器根據閾值、所述ADC采樣器發送的采樣AD值和自身狀態來轉換狀態，并根據該狀態決定激光器的啟動或關閉、ADC采樣器的啟動或停止、數據的緩存和數據的處理。本發明提出的采樣系統和采樣方法能很好的產生衰蕩信號、采集有效數據并快速準確計算衰蕩時間，省去了專門的激光關斷電路。

技術領域

本發明屬于氣體濃度檢測領域，具體涉及一種CRDS氣體濃度檢測儀的采樣系統及其采樣方法。

背景技術

氣體檢測方法主要分為化學檢測法和光譜檢測法兩大類。光譜檢測法的本質是物質對電磁波的吸收和發射，光腔衰蕩光譜技術(CRDS技術)是近幾年來迅速發展起來的一種吸收光譜檢測技術。CRDS技術測量光在衰蕩腔中的衰蕩時間，該時間僅與衰蕩腔反射鏡的反射率和衰蕩腔內介質的吸收有關，而與入射光強的大小無關，因此測量結果不受脈沖激光強弱的影響，具有靈敏度高、信噪比高、抗干擾能力強的優點。

CRDS氣體濃度檢測儀是基于CRDS技術進行氣體濃度分析的檢測裝置。檢測儀利用激光器發出一定波長的激光，光在衰蕩腔內來回反射，衰蕩腔中為被測氣體，衰蕩腔外部采用探測器監測隨時間變化的輸出光強，輸出光強與反射鏡的透過率、腔內物質的吸收率等有關。對于特定波長的光，介質的吸收系數是一定的，通過測量存在吸收介質和不存在吸收介質時的衰蕩時間，可以計算出被測氣體的濃度。

CRDS氣體濃度檢測儀的采樣系統針對衰蕩光腔進行信號采樣，其一般包括衰蕩信號的生成、采樣和采樣數據的處理?，F有系統中往往過多的關注采樣本身，比如采樣的速度，而忽略采樣必須和激光器的控制、數據的緩存恰如其當緊密地聯系在一起，因此現有的系統在實際中往往會遇到一些的問題：1)沒有把控好激光關斷的開始時機，以至于難以高頻率捕捉到衰蕩信號造成采樣頻率低，或者捕捉到信號的信噪比不高，計算偏差大；2)沒有把控好激光關斷的結束時機，以至于采樣的數據太少，難以計算出衰蕩時間，或者太多，計算費時或偏差太大；3)沒有把控好數據的緩存時機，以至于緩存無效的數據，浪費緩存，若參與運算了還可能直接造成錯誤。

發明內容

氣體濃度檢測儀的采樣系統包括信號的生成、采樣和數據處理，是實現檢測功能的重要組件?；谝延袡z測儀采樣系統存在的問題，提出了一種CRDS氣體濃度檢測儀的需求而設計的一種采樣系統。

本發明通過以下技術方案實現：

一種基于CRDS氣體濃度檢測儀的采樣系統，該系統包括狀態轉換器、ADC采樣器、激光器、數據緩存器和信號處理器；

狀態轉換器分別連接ADC采樣器、激光器、信號處理器和數據緩存器，以及ADC采樣器和數據緩存器之間互相連接，數據緩存器和信號處理器之間互相連接；

狀態轉換器根據閾值、所述ADC采樣器發送的采樣AD值和自身狀態來轉換狀態，并根據該狀態決定激光器的啟動或關閉、ADC采樣器的啟動或停止、數據的緩存和數據的處理。

本發明還提出了一種基于CRDS氣體濃度檢測儀的采樣方法，該采樣方法包括如下工作步驟：

1)狀態轉換器接收信號處理器發送來的“啟動”信號，根據“啟動”信號，確定狀態轉換器從“停止”切換至“監視”；

2)狀態轉換器進入“監視”狀態時，狀態轉換器向激光器和ADC采樣器發出“啟動”指令，激光器接收到“啟動”指令后開啟激光，ADC采樣器接收到“啟動”指令后，對光腔信號進行采樣，并將采樣的AD值傳輸給狀態轉換器和數據緩存器；

3)在“監視”狀態下，當發現從ADC采樣器過來的AD值大于閾值調整模塊設置的閾值時，狀態變為“等待”；