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原文传递基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统

专利名称：	基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统
摘要：	本发明创造提供了一种基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，气体检测系统包括两个光源：用于检测区域中气体吸收的中红外激光器，以及用于检测中红外激光器的光程长度的近红外激光器。根据TDLAS技术，基于发射和反射的中红外光束的相对强度差确定吸收强度。中红外激光器使用波长调制技术来提高吸收测定的信噪比。通过分析另外一束近红外光束的飞行时间来确定路径长度。气体检测系统使用确定的吸收和路径长度计算区域中的气体浓度，从而推断是否存在气体泄漏以及泄漏的严重程度。
专利类型：	发明专利
申请人：	嘉兴极光物联网科技有限公司
发明人：	尹真;赵婉伊;郭逊敏
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T20:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010067095.4
公开号：	CN111208082A
代理机构：	天津企兴智财知识产权代理有限公司
代理人：	马倩倩
分类号：	G01N21/3504;G01N21/39;G01N21/01;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/3504;G01N21/39;G01N21/01
申请人地址：	314000 浙江省嘉兴市秀洲区加创路1509号研发楼14#A101-15
主权项：	1.基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于，包括：泄漏检测模块，包括第一光源、第一光检测器以及耦合至光源和光检测器的第一控制器，所述第一光源包括一个或多个激光源，所述激光源产生具有中IR范围内的波长的一个或多个光束，第一控制器确定并调整由光源发射的中红外光束的光束参数特征；所述第一光检测器包括一光电探测器，所述第一控制器调节光检测器以捕获由第一光源发射并由被检查的区域反射的光；路径长度确定模块，包括第二光源，第二光检测器和耦合到第二光源的第二控制器；第二控制器调节第二光源以发射近红外光束；所述第二光检测器包括一光电探测器，所述第二控制器调节第二光检测器以捕获由第二光源发射并由被检查的区域反射的光，并得到光程信号；浓度检测模块，包括CPU和数据采集系统，数据采集系统收集泄漏检测模块的发射光束参数和反射光束参数，还有路径长度确定模块的光程信息；CPU根据发射光束参数和反射光束参数计算吸收率，再结合光程计算浓度；同时CPU控制连接第一控制器和第二控制器。 2.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：第一光源包括聚焦光学器件，聚焦光学器件包括一个或多个光学元件，聚焦光学器件可以直接或通过光纤耦合到激光源。 3.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：第一光检测器还包括收集光学器件、滤光器和放大器，收集光学器件将收集的光聚焦到光电探测器上，光学滤波器耦合到收集光学器件和光电探测器之间，用于去除由收集光学器件收集的其他波长超出中红外范围的光；放大器耦合到光电检测器，并放大光电检测器的输出。 4.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：泄漏检测模块参考第一控制器的调制信号来分析反射的中红外光束以确定该区域中气体的吸收率。 5.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：路径长度确定模块分析所收集的近红外光束的飞行时间TOF，从而确定光束所经过的距离。 6.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：所述第一光源包括多个激光源，第一控制器以不同的频率调制激光源分别发射不同的光束，选择调制频率使得每个调制信号的谐波不重叠；第一光检测器收集多个激光源的发射光束对应的反射光束并转化为电信号；第一控制器再将不同的调制频率作为参考频率用锁相方法获得在该调制频率下获得的电信号。 7.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：所述第一光源包括多个激光源，第一光检测器收集多个激光源的发射光束对应的反射光束并转化为电信号；所述第一控制器控制多个激光源以不同的光束宽度和延迟进行发射，第一光检测器收集反射光束并转化为电信号，第一控制器对电信号进行解复用，每个解复用的电信号通过控制器的触发同步可以与单个光束相关联得到该光束对应的吸收率。 8.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：所述第一控制器将得到的吸收率与阈值进行比较以确定被检查区域是否泄漏；或者，基于波长调制光谱的原理来检测该区域中物质的泄漏。 9.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：还包括一个辅助支持模块，辅助支持模块包括与CPU信号连接的用户界面，数据端口和内部存储。 10.根据权利要求1所述的基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统，其特征在于：第一控制器和第二控制器由同一硬件控制器实现。
所属类别：	发明专利