[實用新型]激光氣體檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821662980.1
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN208999305U
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶俊;向少卿
• 申請（專利權(quán)）人: 上海禾賽光電科技有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 上海立群專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31291
• 代理人: 楊楷;毛立群

本實用新型提供了一種激光氣體檢測裝置，采用多個激光器同步掃描的方式，能夠采用激光器形成發(fā)射功率較高的激光光源組，同時利用分光設(shè)備，將每路激光器發(fā)射出的光束分束為參考光和探測光，通過對經(jīng)過氣體吸收池后的參考光中吸收峰所處位置進行檢測，并根據(jù)檢測信息獨立地對每個激光器的波長掃描進行調(diào)節(jié)，進而調(diào)整吸收峰在最終接收到的激光信號中所處的相對位置，解決信號質(zhì)量的劣化問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及氣體分析檢測領(lǐng)域，更詳細地說，本實用新型涉及一種激光氣體檢測裝置。

背景技術(shù)

可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)是一種將激光應(yīng)用于吸收光譜測量技術(shù)的光學和光譜學測量方法。TDLAS利用半導(dǎo)體激光窄線寬和快速調(diào)諧的特性，通過檢測吸收分子的一條孤立的振轉(zhuǎn)吸收線，可以實現(xiàn)對氣體的快速檢測。

利用TDLAS技術(shù)對氣體濃度進行測量的應(yīng)用十分廣泛，包括大氣檢測、汽車尾氣測量、危險氣體泄漏檢測、煙道內(nèi)氣體濃度測量等等。一些特定的應(yīng)用場景(例如從樓底對居民樓高層進行氣體泄漏檢測或利用無人機對地面目標進行氣體濃度測量)中常需要使用探測距離較遠的激光氣體檢測裝置。

為了增大探測距離，部分激光氣體檢測裝置采用多個激光器同時工作的方式增大發(fā)射功率，然而，在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，單純地提高激光器的數(shù)量雖然能夠有效地增大發(fā)射功率，但同時帶來了以下問題：隨著使用時間的增加，檢測裝置獲得的激光信號整體質(zhì)量嚴重劣化。

實用新型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本實用新型提供了一種激光氣體檢測裝置，能夠?qū)匣蟮亩鄠€激光器進行單獨的波長掃描的校正，使各路激光被收集后形成的吸收峰能夠很好地疊加，減少或防止激光信號整體質(zhì)量劣化。

在創(chuàng)立本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，激光信號整體質(zhì)量的劣化主要源自老化帶來的波長掃描的掃描范圍的變化。波長掃描范圍的變化會引起不同激光光譜中吸收峰位置的漂移，漂移后的吸收峰將使得激光器的信號疊加結(jié)果出現(xiàn)分峰現(xiàn)象，該疊加結(jié)果將影響光強信號的分析，最終造成信號質(zhì)量的劣化。

為了解決上述問題，本實用新型的技術(shù)方案提供的激光氣體檢測裝置包括：多個激光器；控制部，與多個激光器電連接，能夠控制多個激光器進行同步的波長掃描，待測氣體目標吸收峰的中心波長在波長掃描的掃描波形中預(yù)設(shè)占據(jù)第一相對位置；一個或多個分光部件，多個激光器的出射光路均經(jīng)過分光部件，以將每個激光器出射的激光分束為探測光和參考光；一個或多個氣體吸收池，各路參考光的光路均經(jīng)過氣體吸收池，氣體吸收池內(nèi)充有待測氣體；一個或多個探測器，配置在各路參考光經(jīng)過氣體吸收池后的光路上；控制部與探測器電連接，能夠確定待測氣體的目標吸收峰在探測器采集得到的光強信號波形中占據(jù)的第二相對位置；控制部還包括位置校正模塊，位置校正模塊與多個激光器電連接，能夠根據(jù)第二相對位置偏離第一相對位置的偏離量，獨立地對一個或多個激光器的波長掃描進行調(diào)節(jié)。

多個激光器聯(lián)用可以產(chǎn)生發(fā)射功率較高的激光光源，本實用新型提供的技術(shù)方案為了消除多個激光器聯(lián)用而產(chǎn)生的信號質(zhì)量問題，采用位置校正模塊對不同激光器因老化而產(chǎn)生的吸收峰偏離進行校正，使最終主探測器能夠在相同或基本相同的時間接收到吸收峰信號，防止最終疊加產(chǎn)生的激光信號產(chǎn)生分峰現(xiàn)象，有效提高了激光信號的整體質(zhì)量，防止部分激光器老化造成的整體信號質(zhì)量的嚴重劣化。

在本實用新型的較優(yōu)技術(shù)方案中，激光氣體檢測裝置包括電流驅(qū)動裝置，電流驅(qū)動裝置與多個激光器及控制部電連接，能夠根據(jù)控制部輸出的控制信號進行電流掃描，以驅(qū)動多個激光器進行波長掃描。電流調(diào)節(jié)方式通過改變激光器的注入電流來實現(xiàn)波長掃描的調(diào)節(jié)，具有極高的調(diào)節(jié)響應(yīng)速度和較低的裝置成本。

進一步地，在本實用新型的較優(yōu)技術(shù)方案中，位置校正模塊包括電流校正單元，電流校正單元與電流驅(qū)動裝置電連接，能夠調(diào)節(jié)電流驅(qū)動裝置的電流掃描范圍，以對激光器的波長掃描進行調(diào)節(jié)。采用電流校正單元進行位置校正，具有極高的響應(yīng)速率和準確性。此外，采用電流校正單元對電流掃描范圍進行校正，其裝置改裝難度和成本較低。