[發明專利]一種可調諧半導體激光監測二氧化碳濃度的方法

有效

• 申請號: 201911068524.3
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110779891B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉景旺;張博洋;董春穎;燕惠娜
• 申請（專利權）人: 北華航天工業學院
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種可調諧半導體激光監測二氧化碳濃度的方法，屬于可調諧半導體激光監測二氧化碳濃度技術領域。方法基于CO₂監測系統支持。CO₂監測系統為利用labVIEW軟件平臺所搭建的基于TDLAS的CO₂監測系統，包括以下步驟：a.被測氣體原始監測；b.標準氣體原始監測；c.背景氣體監測；d.數據矯正后的被測氣體CO₂濃度。它具有監測準確的特點。

技術領域

本發明涉及可調諧半導體激光監測二氧化碳濃度技術領域。

背景技術

可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)具有快速、實時在線、高分辨率高靈敏度監測的優勢，是氣體監測領域的先進技術之一。根據TDLAS技術的波長調制和諧波測量方法原理，除了被測氣體所處環境溫度、壓強變化對測量結果的影響，光路系統中非被測目標氣體背景吸收的干擾對測量結果的影響很大。尤其是被測氣體處于穩定工況下，測得結果受環境溫度、壓強變化可以忽略，干擾氣體吸收疊加在目標氣體測量結果的諧波信號中，使得被測氣體與參考氣體的諧波信號測量之比不等于它們的濃度之比。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可調諧半導體激光監測二氧化碳濃度的方法，它具有監測準確的特點。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種可調諧半導體激光監測二氧化碳濃度的方法，方法基于CO₂監測系統支持，CO₂監測系統為利用labVIEW軟件平臺所搭建的基于TDLAS的CO₂監測系統，包括以下步驟：

a.被測氣體原始監測，搭建可調諧半導體激光吸收光譜CO₂監測平臺，將待測氣體通過氣路經氣體分割器與含量100％的N₂配比進入懷特型多次反射氣體池，激光器所產生的激光由激光器尾纖輸出，經準直透鏡、懷特型多次反射氣體池至光電檢測器，由光電檢測器轉換成電信號，再經數字鎖相放大器進行解調，從而解調出被測氣體原始一次諧波模擬信號和被測氣體原始二次諧波模擬信號，經過A/D轉換器轉換成相應的被測氣體原始一次諧波數字信號和被測氣體原始二次諧波數字信號并輸入計算機，基于Labview軟件平臺對被測氣體原始一次諧波數字信號和被測氣體原始二次諧波數字信號進行處理，用被測氣體原始一次諧波數字信號歸一化被測氣體原始二次諧波數字信號，從而得到歸一化的被測氣體原始二次諧波數字信號A’_m；

b.標準氣體原始監測，對由N₂與CO₂組成的且CO₂質量含量為已知數值C_r的標準氣體進行原始監測，搭建可調諧半導體激光吸收光譜CO₂監測平臺，將標準氣體通過氣路經氣體分割器與含量100％的N₂配比進入懷特型多次反射氣體池，激光器所產生的激光由激光器尾纖輸出，經準直透鏡、懷特型多次反射氣體池至光電檢測器，由光電檢測器轉換成電信號，再經數字鎖相放大器進行解調，從而解調出標準氣體原始一次諧波模擬信號和標準氣體原始二次諧波模擬信號，經過A/D轉換器轉換成相應的標準氣體原始一次諧波數字信號和標準氣體原始二次諧波數字信號并輸入計算機，基于Labview軟件平臺對標準氣體原始一次諧波數字信號和標準氣體原始二次諧波數字信號進行處理，用標準氣體原始一次諧波數字信號歸一化標準氣體原始二次諧波數字信號，從而得到歸一化的標準氣體原始二次諧波數字信號A’_r；