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原文传递用于远程测量大气中气体浓度的方法

专利名称：	用于远程测量大气中气体浓度的方法
摘要：	本发明涉及用于在气体运输和存储期间提供安全性的系统的领域并且涉及用于远程测量大气中的气体浓度的方法。在安装在飞行器上并且包括可控制二极管激光器、分析通道和参考通道的气体分析仪的帮助下进行测量。测量信号和参考信号的处理包括定义互相关函数，定义参考通道的自相关函数以及使用产生的函数对来自分析通道的噪声进行过滤。而且，取决于产生的函数的值定义互相关系数并且取决于互相关系数定义分析通道中的气体浓度。然后，进行沿着不同吸收线的同时检测，允许在大气表面层中测量气体浓度的宽动态范围。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	俄罗斯;RU
申请人：	帕加马研究和发展有限责任公司
发明人：	叶尔绍夫·奥列格·瓦连京诺维奇;克利莫夫·阿列克谢·格里戈里耶维奇;涅韦罗夫·谢苗·米海洛维奇
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-29T00:00:00+0800
申请号：	CN201780056434.5
公开号：	CN110392825A
代理机构：	北京康信知识产权代理有限责任公司
代理人：	徐丽华
分类号：	G01N21/61(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	俄罗斯莫斯科
主权项：	1.一种远程测量大气中气体浓度的方法，其中，通过安装在飞行器上的远程气体分析仪实时进行大气中气体浓度的自动测量和数据收集，其中所述远程气体分析仪包括光学单元和数据处理单元，其中所述光学单元包括激光器模块、分析通道、透镜、分析通道镜、滤光器、分析信号的光探测器和参考通道，其中一部分激光辐射穿过包含被检测气体的比色皿并聚焦在所述参考通道的光探测器上，并且被物体散射的其它部分辐射击中抛物面镜并聚焦在光探测器上，穿过所述滤光器；所述远程气体分析仪通过数据处理设备自动化，所述数据处理设备使用多功能数字板和模拟接口模块连接到所述远程气体分析仪的所述光学单元的组件，所述多功能数字板包括模数转换器(ADC)和两个数模转换器(DAC)，并且使用通过辐射输出单元光耦合的多功能数字板上的数模转换器控制二极管激光器，ADC输入利用来自分析A(t)和参考R(t)通道的光探测器的放大信号提供，其中实时处理这些信号以计算从仪器到地球表面的光路上所选择气体的平均浓度，并且这些信号的处理包括下列步骤，其中：确定互相关函数F(z)＝∫A(t)R(t+z)dt，和参考通道信号的自相关函数G(z)＝R(t)R(t+z)dt；使用这些函数的值对所述分析通道中的上述信号噪声进行过滤；取决于F(z)和G(z)的值确定互相关系数以及取决于所述互相关系数确定所述分析通道中的气体浓度，C0是参考比色皿中的气体浓度，L、L0分别是分析通道和参考通道中的光路的长度；然后，对大气的接地层中提供有测量气体浓度的宽动态范围的不同吸收线同时进行检测，其中考虑风的速度和方向沿着从仪器到地形物体的光路确定气体泄漏的量，其中在飞行器飞行期间测量结果实时显示在监视器上并且将这些数据同时记录在计算机存储器中用于飞行后处理。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法使用基于近红外范围的可调节二极管激光器的激光器模块，所述可调节二极管激光器辐射接近1.65μm的波长，以每个脉冲期间光谱扫描辐射波长的占空比小的脉冲模式操作。 3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法根据波数将所述二极管激光器的辐射频率重新布置在多达100cm-1的范围内，并且改变和稳定所述二极管激光器的温度。 4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法改变所述二极管激光器的供电电流的大小并且在多达5cm-1的范围内进行扫描。 5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法每隔1.33毫秒进行甲烷的检测。 6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法检测在所述二极管激光器的辐射波长的温度重新调节范围内具有吸收线的气体。 7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法检测在辐射波长的电流扫描内具有紧密间隔的吸收线的气体，特别地，这对于诸如甲烷和乙烷的气体是可能的。 8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法测量泄漏位置附近被检测气体的空间分布，并且使用GPS全球定位系统测量当前坐标，并且在控制程序中处理GPS数据，计算直升机的飞行路径，同时记录被检测气体的浓度。 9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法配置装置以检测在近红外范围内具有吸收线的其它气体，诸如丙烷、氨、氮的氧化物、碳的氧化物、挥发性酸、氧、水，通过在设计上类似的二极管激光器代替所述二极管激光器，但以不同波长辐射，并且替换激光辐射控制程序的参数。
所属类别：	发明专利