[發(fā)明專利]一種TDLAS氣體檢測系統(tǒng)及其驅(qū)動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010213164.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111289465B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王彪;鹿洪飛;范興龍;李奧奇;張國軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)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: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 田媛媛

本申請公開了TDLAS氣體檢測系統(tǒng)，包括激光驅(qū)動器，用于發(fā)出前二分之一周期為斜坡信號，后二分之一周期為恒定直流信號的激光驅(qū)動掃描信號；與激光驅(qū)動器相連的多個不同種類的激光器，用于接收激光驅(qū)動掃描信號，發(fā)射與斜坡信號對應(yīng)第一激光，和與恒定直流信號對應(yīng)的第二激光；分束裝置，用于將每個激光器發(fā)射的第二激光分束成第一分束激光和第二分束激光；合束裝置，用于對多個第二分束激光進行合束，得到合束激光；容納待測氣體的氣室；透鏡，用于匯聚氣室出射的吸收后激光；檢測裝置，用于根據(jù)匯聚的吸收后激光對待測氣體進行檢測。該檢測系統(tǒng)多個激光器間的激光互不干擾，且形成多個獨立檢測的光路，使得氣體檢測精度提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種TDLAS氣體檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜)技術(shù)是一種常用的氣體檢測技術(shù)，該技術(shù)主要是利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實現(xiàn)對分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量。

目前，TDLAS氣體檢測技術(shù)常采用單一的分布反饋式(Distributed Feedback，DFB)半導(dǎo)體激光器或者垂直腔表面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface EmittingLaser，VCSEL)作為檢測光源，對于單一組分的氣體檢測已經(jīng)可以達到很高的檢測精度，但是對于多組分氣體，檢測結(jié)果的誤差較大。為了實現(xiàn)對多組分氣體的檢測，如何設(shè)置多元激光器的氣體檢測系統(tǒng)，并解決多元激光器光路復(fù)雜，輸出光互相干擾，難以實現(xiàn)各條光路同時且獨立的進行氣體檢測的問題應(yīng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員重點關(guān)注的。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的是提供一種TDLAS氣體檢測系統(tǒng)，以簡化該系統(tǒng)中激光器的光路，實現(xiàn)各條光路能夠同時且獨立的進行氣體檢測，提高系統(tǒng)的集成度。

為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环NTDLAS氣體檢測系統(tǒng)，包括：

激光驅(qū)動器，用于發(fā)出前二分之一周期為疊加有高頻調(diào)制信號的斜坡信號，后二分之一周期為疊加有高頻調(diào)制信號的恒定直流信號的激光驅(qū)動掃描信號；

與所述激光驅(qū)動器相連的多個不同種類的激光器，用于接收所述激光驅(qū)動掃描信號，發(fā)射與所述斜坡信號對應(yīng)的用于掃描氣體的第一激光，以及與所述恒定直流信號對應(yīng)的第二激光；

分束裝置，用于將每個所述激光器發(fā)射的第二激光分束成第一分束激光和第二分束激光；

合束裝置，用于對多個所述第二分束激光進行合束，得到合束激光；

氣室，用于容納待測氣體；

透鏡，用于匯聚所述氣室出射的吸收后激光，所述吸收后激光包括所述合束激光、多個所述第一分束激光分別射入所述氣室后射出的激光；

檢測裝置，用于根據(jù)匯聚的吸收后激光對所述待測氣體進行檢測。

可選的，所述合束裝置包括全反鏡和合束鏡。

可選的，還包括：

勻化器，所述勻化器位于每個所述激光器和所述分束裝置之間。

可選的，還包括：

位于所述勻化器表面的增透膜。

可選的，還包括：

位于所述分束裝置背面的防反射膜，其中，所述背面為與所述第二激光射入表面相背的表面。

可選的，所述分束裝置為合成石英分光鏡、氟化鈣分光鏡、BK7分光鏡中的任一種。

可選的，所述多個不同種類的激光器分別為分布反饋式激光器、垂直腔表面發(fā)射激光器。

可選的，還包括：