[發明專利]一種利用高次諧波的氣體檢測方法

在審

• 申請號: 202110324255.3
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113281299A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 戴云海;方雪靜;任啟明;施小東
• 申請（專利權）人: 安徽波匯智能科技有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 合肥左心專利代理事務所(普通合伙) 34152
• 代理人: 劉琴;王娜

本發明屬于氣體檢測技術領域，尤其是涉及一種利用高次諧波的氣體檢測方法，包括以下步驟：S1，主控單元控制光源驅動單元，使得光源單元發射出調制光；S2，分光單元將所述調制光分為兩束，其中一束指向目標反射物，被第一光接收單元接收，另一束分至參考光路，被第二光接收單元接收；S3，第一光接收單元和第二光接收單元的信號分別由第一相位檢測單元和第二相位檢測單元進行檢測；S4,通過主控單元對相位φ₁與相位φ_ref進行信號比較處理，解析氣體濃度信息。本發明通過檢測接收信號的諧波分量，將高次諧波分量的相位與包含目標氣體的參考光路進行比較，排除了光路干涉造成的氣體濃度誤報，防止光路噪聲被誤識別為諧波分量，影響氣體濃度檢測的問題出現。

技術領域

本發明屬于氣體檢測技術領域，尤其是涉及一種利用高次諧波的氣體檢測方法。

背景技術

一種眾所周知的檢測氣體的方法是借助于可調諧二極管激光吸收光譜法(TDLAS)，激光二極管的輸出波長取決于所施加的驅動電流，因此通過有選擇地改變驅動電流，可以使輸出波長在要檢測或測量的目標氣體的光吸收線上進行掃描，如果此類激光二極管的輸出通過氣體樣本傳輸并聚焦到合適的光學檢測器上，則檢測器接收到的信號對應于激光輸出波形與被照亮的氣體樣本透射光譜的乘積，然后，可以通過測量當激光“照射”時的接收強度的變化來確定通過樣品的傳輸路徑中目標氣體的量，激光器波長對應于目標氣體的光吸收線的波長，可以使用比爾定律確定給定數量的氣體產生的吸收量。

波長調制光譜利用激光調制信號進行諧波檢測，將探測頻率轉移到更高頻率處從而大大減少了直接吸收所包含的噪聲，在痕量氣體檢測中應用廣泛，波長調制方法是在激光器掃描信號上疊加一個高頻調制信號，同直接吸收一樣，低頻信號確保激光器輸出波長在氣體吸收峰附近來回掃描，高頻調制則與諧波檢測相結合，諧波檢測通常提取二次諧波，其所包含的零基線信號免去了精確測定基線的需要。

但是在氣體遙測系統的光路中容易產生干涉噪聲，干涉噪聲與待測信號混在一起無法區別，在常規的氣體檢測裝置中，由于干涉條紋引起的光路噪聲可以被疊加在光源單元和光接收單元之間的光路上的調制光上，在傳統的氣體檢測裝置中，光路噪聲可能被誤識別為諧波分量，影響氣體濃度檢測。

現有的氣體檢測裝置在對待測氣體中存在以下問題：待測氣體采集完成后需要手動對采集瓶進行封口，這過程中，可能會對實驗數據造成一定的影響；而且，普通的氣體采集裝置在不使用時，出氣口暴露在外空氣中，空氣中的污染物易進入出氣口中，從而對下次的氣體采集造成影響。

為此，我們提出一種利用高次諧波的氣體檢測方法來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是針對上述光路噪聲可能被誤識別為諧波分量，影響氣體濃度檢測的問題，提供一種能夠準確地區分由被檢測氣體中的吸收引起的諧波成分和光路噪聲的利用高次諧波的氣體檢測方法。

為達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：一種利用高次諧波的氣體檢測方法，包括以下步驟：

S1，主控單元控制光源驅動單元，使得光源單元發射出調制光；

S2，分光單元將所述調制光分為兩束，其中一束指向目標反射物，經過待測氣團，到達目標反射面后反射，被第一光接收單元接收，另一束分至參考光路，通過密封有已知濃度目標氣體的參考氣池，被第二光接收單元接收；

S3，第一光接收單元和第二光接收單元的信號分別由第一相位檢測單元和第二相位檢測單元進行檢測，獲得信號的諧波分量的相位φ₁和參考信號的諧波分量相位φ_ref；

S4,通過主控單元對相位φ₁與相位φ_ref進行信號比較處理，解析出氣體濃度信息。