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原文传递基于垂直腔面发射激光器的甲烷检测模块设计方法及装置

专利名称：	基于垂直腔面发射激光器的甲烷检测模块设计方法及装置
摘要：	本发明公开了基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法及装置，包括：预先设定若干温度范围，在每一个温度范围内，激光器波长的扫描范围将覆盖到至少两个甲烷吸收峰；根据测量的环境温度，自动匹配到与所测量环境温度范围相对应的甲烷吸收峰来测量甲烷浓度。本发明通过和VCSEL供应商的紧密合作筛选出性能指标符合上述要求的VCSEL激光器，将精确匹配甲烷吸收峰中心波长和激光器参数设计方案自动匹配到甲烷检测模块中，使新设计的甲烷检测模块设计方法可以有效地工作在‑20℃到60℃的环境温度范围内。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东微感光电子有限公司
发明人：	刘统玉;宁雅农;金光贤;孟辉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910099253.1
公开号：	CN109813679A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	董雪
分类号：	G01N21/39(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	250101 山东省济南市高新区齐鲁软件大厦1118室
主权项：	1.基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法，其特征在于，包括：预先设定若干温度范围，在每一个温度范围内，激光器波长的扫描范围将覆盖到至少两个甲烷吸收峰；根据测量的环境温度，自动匹配到与所测量环境温度范围相对应的甲烷吸收峰来测量甲烷浓度。 2.如权利要求1所述的基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法，其特征在于，所述预先设定的温度范围包括：-20°到0°，0°到20°，20°到40°，40°到60°。 3.如权利要求2所述的基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法，其特征在于，上述每一个温度范围内，激光器波长的扫描范围覆盖到最少两个甲烷吸收峰；它们依次为：1640.373nm和1642.914nm，1645.561nm和1648.239nm，1650.959nm和1653.722nm，以及1656.546nm和1659.412nm。 4.如权利要求1所述的基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法，其特征在于，分别确定VCSEL激光器在20℃时的中心波长值、VCSEL激光器波长随温度的变化值、VCSEL激光器波长随驱动电流的变化值以及VCSEL激光器的驱动电流大小；根据测量的当前环境温度和VCSEL激光器波长随温度的变化值，确定激光器在当前温度下的中心波长；根据VCSEL激光器波长随驱动电流的变化值以及VCSEL激光器的驱动电流大小，确定激光器的波长扫描范围；根据预先确定的甲烷甲烷吸收峰波长值，确定当前测量温度下的甲烷吸收峰，利用相应的甲烷吸收峰系数，计算甲烷浓度。 5.如权利要求4所述的基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法，其特征在于，VCSEL激光器的中心波长值在20℃时在1647nm～1655nm。 6.如权利要求4所述的基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法，其特征在于，VCSEL激光器的光波随温度的变化值为0.10nm/℃～0.14nm/℃。 7.如权利要求4所述的基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法，其特征在于，VCSEL激光器的光波随驱动电流的变化值为0.4nm/mA～0.6nm/mA。 8.如权利要求1所述的基于垂直腔面发射激光器VCSEL的甲烷检测模块设计方法，其特征在于，通过用锯齿波调谐VCSEL激光器的驱动电路，使激光器的光波长发生变化，形成周期性波长扫描。 9.一种基于垂直腔面发射激光器VCSEL的环境甲烷检测模块，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的甲烷检测模块设计方法，使环境甲烷检测模块工作在设定的环境温度范围内。 10.一种基于垂直腔面发射激光器VCSEL的管道甲烷检测模块，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的甲烷检测模块设计方法，使管道甲烷检测模块工作在设定的环境温度范围内。
所属类别：	发明专利