[發明專利]基于動態吸收線的激光紅外氣體濃度檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202210480618.7
• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN115015149A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 陳海永;武傳偉;張華杰;馮山虎;王婷;賈林濤;冉順杰
• 申請（專利權）人: 漢威科技集團股份有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/01
• 代理公司: 鄭州德勤知識產權代理有限公司 41128
• 代理人: 武亞楠

本發明提供了一種基于動態吸收線的激光紅外氣體濃度檢測方法及系統，所述方法包括以下步驟：在進行激光紅外氣體濃度檢測時，微處理器讀取半導體激光器外的實時環境溫度信號T，根據所述實時環境溫度信號T確定吸收線調整策略：在所述實時環境溫度信號T＜切換溫度閾值T₁時，執行第1種吸收線策略；在切換溫度閾值T₁≤所述實時環境溫度信號T≤切換溫度閾值T₂時，執行第2種吸收線策略；以此類推，在切換溫度閾值T_N?2≤所述實時環境溫度信號T≤切換溫度閾值T_N?1時，執行第N?1種吸收線策略；在所述實時環境溫度信號T＞切換溫度閾值T_N?1時，執行第N種吸收線策略。本發明能夠在惡劣環境中快速且準確檢測待測氣體是否泄露。

技術領域

本發明涉及激光紅外氣體探測器技術領域，具體的說，涉及了一種基于動態吸收線的激光紅外氣體濃度檢測方法及系統。

背景技術

常見的可燃氣體泄漏檢測方法包括電化學法、催化燃燒法、固體電解質法、紅外光譜吸收法等。其中，紅外光譜被稱為化合物的“指紋”，具有分析速度快、成本低、不消耗試樣和易于在線測量等優點，紅外光譜吸收法的基本理論依據是朗伯比爾定律，該方法利用特定氣體分子的特征光譜進行檢測，分辨率高，而且對不同氣體分子的選擇性也比較好。

需要說明的是，在激光紅外氣體探測器技術領域，每種氣體分子都有固定的吸收光譜，只有半導體激光器輸出的中心波長被調諧在被測氣體的吸收峰時，半導體激光器發出的光通過被測氣體才會被吸收，通過分析光強的變化就能夠反演計算出被測氣體的濃度。

被測氣體包括甲烷、乙烯、丙烷、異丁烷、一氯甲烷等多種氣體；其中，以甲烷為主的烴類混合物是天然氣的主要組成部分。我國天然氣儲量豐富，分布地理環境復雜，隨著西氣東輸、忠武線及澀寧蘭等輸氣管道的完善，以及天然氣的推廣和普及，管道運行時間也隨之延長，但由于管道本身老化、土壤腐蝕、地層應力、施工破壞等原因，天然氣管道泄漏事件也日趨增多。天然氣管道一旦泄漏，一方面會嚴重影響城市基礎能源的安全平穩供給，而且泄漏到大氣環境中的天然氣危及生態安全，另一方面由于易燃易爆特性，天然氣泄漏可能引起燃燒、爆炸，嚴重威脅百姓人身安全、造成巨大財產損失。

由于天然氣管道的氣體泄漏區域位于工業現場的危險環境下，檢測人員不方便近距離直接接觸，因此，將紅外吸收光譜氣體傳感技術與激光遙測技術相結合進行檢測十分有必要。目前，現有的激光氣體監測設備均采用固定吸收線方式，使用溫度范圍一般為-20℃—50℃；然而，西氣東輸、忠武線及澀寧蘭等輸氣管道極有可能處于極熱或極寒等惡劣環境中，因此，急需能夠在惡劣環境中快速且準確檢測天然氣是否泄露的系統。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種基于動態吸收線的激光紅外氣體濃度檢測方法及系統。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

本發明第一方面提供一種基于動態吸收線的激光紅外氣體濃度檢測方法，所述方法包括以下步驟：

在出廠之前，根據待測氣體類型和激光器類型進行N條目標吸收線下的濃度標定，設定N條目標吸收線對應的N-1個切換溫度閾值；

在進行激光紅外氣體濃度檢測時，微處理器讀取半導體激光器外的實時環境溫度信號T，根據所述實時環境溫度信號T確定吸收線調整策略：在所述實時環境溫度信號T＜切換溫度閾值T₁時，執行第1種吸收線策略；在切換溫度閾值T₁≤所述實時環境溫度信號T≤切換溫度閾值T₂時，執行第2種吸收線策略；以此類推，在切換溫度閾值T_N-2≤所述實時環境溫度信號T≤切換溫度閾值T_N-1時，執行第N-1種吸收線策略；在所述實時環境溫度信號T＞切換溫度閾值T_N-1時，執行第N種吸收線策略；