[發明專利]一種基于TDLAS技術的激光發生裝置及氣體濃度檢測裝置

有效

• 申請號: 201810649214.X
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108872147B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 王彪;周寅利;賈鵬;楊凱;陳越;陳壘;劉昱峰;范興龍;張國軍;鹿洪飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明涉及激光發生裝置，尤其涉及一種基于TDLAS技術的激光發生裝置及氣體濃度檢測裝置。一種基于TDLAS技術的激光發生裝置，包括主控單元、調制信號發生單元、鋸齒波信號發生單元、信號疊加單元、電壓電流轉換單元以及激光器。本發明的基于TDLAS技術的激光發生裝置，降低了儀器設備的復雜性，節約了成本。本發明的基于TDLAS技術的氣體濃度檢測裝置，提高測量精度，減小低頻噪聲干擾。

技術領域

本發明涉及激光發生裝置，尤其涉及一種基于TDLAS技術的激光發生裝置及氣體濃度檢測裝置。

背景技術

作為用于測量氣體濃度值的一個方法，TDLAS(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy，可調諧半導體激光吸收光譜)測量法是一種光檢測器和其它元件不與被分析氣體相接觸的非接觸式測量法。TDLAS技術基于朗伯比爾定律，是一種非接觸、遠距離的高精度檢測技術，它利用激光器波長調制通過被測氣體的特征吸收區，被測氣體對激光束進行吸收導致激光強度衰減，其衰減程度與檢測氣體含量成正比，通過激光強度的衰減信息就可以得出所測氣體的濃度，具有高分辨率，高選擇性等優點。

但現有技術中采用TDLAS技術進行氣體檢測過程中，激光器的溫度變化、氣室的壓強變動以及其他氣體的干擾等都會影響檢測系統的檢測精度，所以如何進一步提高檢測精度成為本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中檢測系統的檢測精度較低的技術問題，提供一種基于TDLAS技術的激光發生裝置及氣體濃度檢測裝置。

本發明提供一種實施例的基于TDLAS技術的激光發生裝置，包括主控單元、調制信號發生單元、鋸齒波信號發生單元、信號疊加單元、電壓電流轉換單元以及激光器，其中：

調制信號發生單元，用于產生預設頻率的正弦波信號；

鋸齒波信號發生單元，用于產生預設頻率的鋸齒波信號；

主控單元分別與調制信號發生單元和鋸齒波信號發生單元連接，用于驅動所述調制信號發生單元和所述鋸齒波信號發生單元以分別產生特定頻率的調制正弦波和特定頻率的鋸齒波信號；

信號疊加單元分別與調制信號發生單元和鋸齒波信號發生單元連接，用于將正弦波信號與鋸齒波信號疊加得到電壓驅動信號，并輸出至電壓電流轉換單元；

電壓電流轉換單元與信號疊加單元連接，用于將電壓驅動信號轉化為電流驅動信號；

激光器，用于根據電流驅動信號產生特定波長的激光束。

本發明的基于TDLAS技術的激光發生裝置，信號疊加單元將鋸齒波信號與頻率不同的多段正弦波信號進行疊加，作為一個測量周期的電壓驅動信號，電壓驅動信號經電壓電流轉換單元轉換成激光器所需的電流驅動信號后，由激光器產生特定波長的激光束，將檢測光與參考光通過一個激光發生裝置生成，大大降低了儀器設備的復雜性，節約了成本；該激光束為多段頻率不等的激光，僅一束就達到了差分檢測的效果，有效的提高了氣體濃度檢測的精確值，更大程度上去除了背景噪聲的影響。

本發明還提供一種實施例的基于TDLAS技術的氣體濃度檢測裝置，包括探測器、氣體濃度計算單元和上述的激光發生裝置，其中：

探測器，用于檢測在一個測量周期內選擇性吸收激光束的待檢測氣體，并得到氣體檢測值；

氣體濃度計算單元，用于根據探測器的氣體檢測值得到待檢測氣體的濃度。

本發明還提供一種實施例的基于TDLAS技術的氣體濃度檢測裝置，包括探測器、氣體濃度計算單元和上述的氣體濃度檢測裝置，其中：

探測器，用于檢測在一個測量周期內選擇性吸收三段不同頻率的激光束的待檢測氣體，得到三個不同頻率激光束所對應的氣體檢測值；