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原文传递采样时延分布式多点激光甲烷检测系统及方法

专利名称：	采样时延分布式多点激光甲烷检测系统及方法
摘要：	本发明公开了一种采样时延分布式多点激光甲烷检测系统及方法，其通过将特定光谱的激光光波转换成若干束光波，再利用光电探测单元探测波经各甲烷检测室中的甲烷吸收后的光信号并将其转换成电信号，然后通过处理器计算得到该电信号的采样系数X；当采样系数X大于等于0.98时，将采样得到的电信号进行甲烷浓度计算；当互相关系数X小于0.98时，采样信号波形自动延时一个采样点，直至修正后的信号波形与驱动信号进行互相关处理得到的相关系数X大于等于0.98；最后对进行延时修正后的电信号进行计算处理，得到各通道采样的信号波形对应的甲烷气体浓度。本发明可以实现长距离宽范围的多点检测，且具有测量准确度高，抗干扰能力强的特点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	中煤科工集团重庆研究院有限公司
发明人：	龚仲强;张书林;李军;孙世岭;郭清华;赵庆川;梁光清;张远征;王尧
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910223865.7
公开号：	CN109916837A
代理机构：	北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司
代理人：	吕小琴
分类号：	G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	400039 重庆市九龙坡区二郎科城路6号
主权项：	1.一种采样时延分布式多点激光甲烷检测系统，其特征在于，包括激光发射单元，用于提供特定光谱的激光光波；光分束器，用于将激光发射模块发射出的激光光波转换成若干路光波后分别传输至不同的甲烷检测室；光电探测单元，用于采集光波经各甲烷检测室中的甲烷吸收后的光信号，并将所述光信号转换成电信号；处理器，用于同步采样光电探测单元得到的电信号和激光发射单元的驱动电流信号，并使光电探测单元得到的电信号与激光发射单元的驱动电流信号进行互相关处理得到采样波形的采样系数X；当采样系数X大于等于0.98时，将采样得到的电信号进行甲烷浓度计算；当互相关系数X小于0.98时，采样信号波形自动延时一个采样点，直至修正后的信号波形与系统FPGA中保存的电流驱动信号进行互相关处理得到的相关系数X大于等于0.98；最后对进行延时修正后的电信号进行计算处理，即可得到各通道采样的信号波形对应的甲烷气体浓度。 2.根据权利要求1所述的采样时延分布式多点激光甲烷检测系统，其特征在于，所述激光发射单元包括用于提供激光的DFB激光器以及与所述DFB激光器连接的用于控制DFB激光器发射出特定光谱的激光光波的DFB激光器驱动和温控系统。 3.根据权利要求1或2所述的采样时延分布式多点激光甲烷检测系统，其特征在于，所述特定光谱的激光光波的中心波长为1653.7nm，扫描范围为1653.6nm～1653.8nm。 4.根据权利要求1或2所述的采样时延分布式多点激光甲烷检测系统，其特征在于，光分束器转换出的若干路光波导光光缆传输至甲烷测量气室，光波经甲烷检测室中的甲烷吸收后的光波通过光纤准直器耦合进导光光缆后传输至光电探测单元。 5.根据权利要求1所述的采样时延分布式多点激光甲烷检测系统，其特征在于，所述光电探测单元包括用于采集光波经甲烷检测室中的甲烷吸收后的光信号的光电检测模块和用于将光信号转换成电信号的信号处理模块。 6.根据权利要求1所述的采样时延分布式多点激光甲烷检测系统，其特征在于，光电探测单元得到的电信号和激光发射单元的驱动电流信号由同步电路时钟控制，每通道同步采样2000个数据点，采样率为100ks/S。 7.一种采样时延分布式多点激光甲烷检测方法，其特征在于，包括步骤： S1：将具有特定光谱的激光光波换成若干路光波后分别传输至不同的甲烷检测室； S2：采集光波经各甲烷检测室中的甲烷吸收后的光信号，并将所述光信号转换成电信号； S3：同步采样光电探测单元得到的电信号和激光发射单元的驱动电流信号，并使光电探测单元得到的电信号与激光发射单元的驱动电流信号进行互相关处理得到采样波形的采样系数X；当采样系数X大于等于0.98时，将采样得到的电信号进行甲烷浓度计算；当互相关系数X小于0.98时，采样信号波形自动延时一个采样点，直至修正后的信号波形与系统FPGA中保存的电流驱动信号进行互相关处理得到的相关系数X大于等于0.98； S4：对进行延时修正后的电信号进行甲烷浓度计算，得到各通道采样的信号波形对应的甲烷气体浓度。 8.根据权利要求7所述的采样时延分布式多点激光甲烷检测方法，其特征在于，所述采样系数X的具体计算方法为：其中，An为激光发射单元的驱动电流信号，信号幅值和长度可变；Bn为系统在An驱动信号下光电探测单元得到的电信号，n＝0…..1999。 9.根据权利要求7所述的采样时延分布式多点激光甲烷检测方法，其特征在于，所述甲烷浓度计算方法为：对得到采样得到的电信号依次进行锁相放大、谐波提取、滤波处理、线性拟合和温度压强补偿处理。
所属类别：	发明专利