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原文传递用于气体检测的可调谐激光器半波扫描控制方法及系统

专利名称：	用于气体检测的可调谐激光器半波扫描控制方法及系统
摘要：	本发明公开了一种用于气体检测的可调谐激光器半波扫描控制方法及系统，作用于待测气体的扫描信号采用三角波，当扫描信号处于顶点时，可调谐激光器的输出波长位于待测气体的吸收中心波长处，将调制信号加载到扫描信号上得到叠加信号，作用于可调谐激光器产生激光，入射到气室，将气室出射的光信号转化为电信号，再将电信号经过数据处理得到携带有气体浓度信息的二次谐波，通过提取所述二次谐波的强度变化，实现气体浓度的检测。本发明提供的半波扫描与传统扫描相比，在同周期内仅测到一组二次谐波，不会出现两组二次谐波，避免了吸收峰交叠的现象，便于观察气体谱线线型变化以及对谱线半高宽的测量，从而实现对气体的温度和压强变化检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	司马朝坦;鲁平;刘德明;袁康;蔡一诺;王雪放;汪超林;史新航;冯仲帅;张瑞罡;唐浩程
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910647145.3
公开号：	CN110361360A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	曹葆青;李智
分类号：	G01N21/39(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种用于气体检测的可调谐激光器半波扫描控制方法，其特征在于，作用于待测气体的扫描信号采用三角波，当扫描信号处于顶点时，可调谐激光器的输出波长位于待测气体的吸收中心波长处，将调制信号加载到所述扫描信号上得到叠加信号，所述叠加信号作用于可调谐激光器产生激光。 2.根据权利要求1所述的半波扫描方法，其特征在于，所述调制信号为正弦信号。 3.一种基于权利要求1或2所述的半波扫描控制方法的TDLAS气体检测方法，其特征在于，包括采用扫描信号和调制信号叠加后驱动的可调谐激光器出射的激光入射到气室，将气室出射的光信号转化为电信号，再将电信号经过数据处理得到携带有气体浓度信息的二次谐波，通过提取所述二次谐波的强度变化，实现气体浓度的检测。 4.根据权利要求3所述的气体检测方法，其特征在于，所述数据处理包括放大电路处理后经过带通滤波器得到由于吸收而变形的正弦信号，然后通过锁相放大以及滤波处理得到携带有气体浓度信息的二次谐波。 5.根据权利要求3所述的气体检测方法，其特征在于，在所述气室中的气体谱线为洛伦兹型，利用半波扫描在同周期中仅在半周期处测到二次谐波，当气室中温度变化时，谱线的线型和大小会发生变化，根据二次谐波谱线与温度的关系得到气室内待测气体的温度。 6.根据权利要求3所述的气体检测方法，其特征在于，在所述气室中的气体谱线为洛伦兹型，利用半波扫描在同周期中仅在半周期处测到二次谐波，当气室中压强变化时，谱线的线型和大小会发生变化，根据二次谐波谱线与温度的关系得到气室内待测气体的压强。 7.根据权利要求3所述的气体检测方法，其特征在于，所述气室出射的激光波长受环境温度的影响，当温度发生改变时，激光器输出的波长发生漂移，测到的二次谐波在同周期内会出现两个二次谐波或者一个比二次谐波幅值小的谐波，得到激光器的温度变化和输出波长稳定性。 8.根据权利要求3所述的气体检测方法，其特征在于，所述电信号在相同周期内仅能在扫描信号半周期处检测到二次谐波峰值。 9.一种TDLAS气体检测系统，其特征在于，包括：可调谐激光器，采用半波扫描信号与调制信号叠加后作用于可调激光器出射激光；气室，用于放置待测气体；光电探测器，用于将所述气室出射的光信号转化为电信号；数据处理模块，用于对电信号进行分析检测。 10.根据权利要求3所述的气体检测系统，其特征在于，所述半波扫描信号的扫描范围最大值与气体吸收峰中心波长对准，在一个扫描周期内出现一个吸收峰。
所属类别：	发明专利