多通道激光氣體分析儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多通道激光氣體分析儀，包括激光驅(qū)動(dòng)器，激光器，主探測(cè)器，處理器，光分路器，光開關(guān)，準(zhǔn)直器，參比室，參考探測(cè)器，放大電路和多路模擬開關(guān)；激光驅(qū)動(dòng)器與激光器連接使激光器發(fā)出激光；激光分成第一路激光和第二路激光；第一路激光進(jìn)入?yún)⒈仁液髠魉偷絽⒖继綔y(cè)器；參考探測(cè)器將接收的第一路激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳遞給處理器；第二路激光經(jīng)光開關(guān)地輪流切換后傳至對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器并進(jìn)入待測(cè)環(huán)境，主探測(cè)器接收第二路激光信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；放大電路通過(guò)多路模擬開關(guān)與處理器連接。它的優(yōu)點(diǎn)是光開關(guān)使得第二路激光在各通道之間進(jìn)行輪流切換，使得每一通道內(nèi)的第二路激光都很強(qiáng)，提高了抗高粉塵性能。
【專利說(shuō)明】多通道激光氣體分析儀

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種多通道激光氣體分析儀。

【背景技術(shù)】：
[0002] 目前，基于TDLAS技術(shù)的激光分析儀具有非接觸、高靈敏度、高分辨率和高選擇性 以及可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，它已經(jīng)成為檢測(cè)煙道內(nèi)氨氣濃度的重要檢測(cè)方法。由于煙道內(nèi) 測(cè)量氣體濃度不均勻，為了檢測(cè)多個(gè)點(diǎn)或多個(gè)通道，多通道激光分析儀應(yīng)運(yùn)而生。目前市場(chǎng) 上的多通道激光分析儀采用光分路器將激光器發(fā)出的光均分為多路（比如五路，每路光強(qiáng) 為原始光強(qiáng)的20% )，多路激光經(jīng)待測(cè)環(huán)境后傳至探測(cè)器，探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào) 并傳至處理器，經(jīng)處理器的處理和分析后可得出煙道內(nèi)氣體濃度。這種多通道激光分析儀 存在一些不足之處，如，由于激光器發(fā)出的光均分為多路，使得每一路的光強(qiáng)很低，在高粉 塵的情況下，光幾乎不能到達(dá)檢測(cè)端被探測(cè)器檢測(cè)到，且不能適用于遠(yuǎn)光程。
[0003] 在高粉塵情況下，為了能到準(zhǔn)確的檢測(cè)到待測(cè)氣體的濃度，必須確保每一個(gè)通道 內(nèi)的激光到達(dá)檢測(cè)端被探測(cè)器檢測(cè)到，為此發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種能夠使得每一通道內(nèi)的激光 都能到達(dá)探測(cè)器的多通道激光氣體分析儀。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種多通道激光氣體分析儀。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006] 一種多通道多通道激光氣體分析儀，包括激光驅(qū)動(dòng)器，激光器，主探測(cè)器和處理 器，處理器分別與激光驅(qū)動(dòng)器和人機(jī)界面連接，人機(jī)界面用于對(duì)處理器發(fā)出指令和顯示處 理的信號(hào)；激光器和主探測(cè)器位于待測(cè)環(huán)境兩側(cè)，還包括光分路器，光開關(guān)，準(zhǔn)直器，設(shè)有待 測(cè)氣體的參比室，參考探測(cè)器，放大電路和多路模擬開關(guān)；激光驅(qū)動(dòng)器與激光器的一端連接 且對(duì)激光器進(jìn)行調(diào)制和調(diào)諧，使激光器發(fā)出激光；激光器的另一端與光分路器連接，激光器 發(fā)出的激光經(jīng)光分路器分成第一路激光和第二路激光，且所述第二路激光的能量為激光器 發(fā)出的激光能量的80%?95% ;第一路激光進(jìn)入含有待測(cè)氣體的參比室后，傳送到參考探 測(cè)器；參考探測(cè)器與處理器連接，參考探測(cè)器將接收的第一路激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳 遞給處理器；第二路激光經(jīng)光開關(guān)地輪流切換后傳送至對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器并進(jìn)入待測(cè)環(huán)境，再 傳送至主探測(cè)器，主探測(cè)器接收第二路激光信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；主探測(cè)器與放大電路連 接，放大電路用于對(duì)主探測(cè)器轉(zhuǎn)化的電信號(hào)放大；放大電路通過(guò)多路模擬開關(guān)與處理器連 接。
[0007] 其中，待測(cè)環(huán)境為包含有待測(cè)氣體的煙囪，煙囪的數(shù)量至少為1個(gè)。
[0008] 其中，還包括至少1個(gè)貫穿煙囪的通道，準(zhǔn)直器和主探測(cè)器的數(shù)量與通道數(shù)量對(duì) 應(yīng)，且第二路激光經(jīng)準(zhǔn)直器、通道傳送至主探測(cè)器。
[0009] 其中，通道、準(zhǔn)直器和主探測(cè)器構(gòu)成的平面與水平面平行。
[0010] 其中，通道、準(zhǔn)直器和主探測(cè)器構(gòu)成的平面與水平面垂直 toon] 其中，待測(cè)氣體為氨氣。
[0012] 其中，進(jìn)入?yún)⒈仁业牡谝宦芳す獾哪芰亢瓦M(jìn)入光開關(guān)的第二路激光的能量比為1 : 10 到 1 :8。
[0013] 其中，進(jìn)入?yún)⒈仁业牡谝宦芳す獾哪芰亢瓦M(jìn)入光開關(guān)的第二路激光的能量比為1 : 9〇
[0014] 其中，光開關(guān)輪流切換的時(shí)間間隔為4?8秒。
[0015] 其中，光開關(guān)輪流切換的時(shí)間間隔為5秒。
[0016] 綜合上述方案可知，本發(fā)明有益效果是：通過(guò)光開關(guān)在使得激光在各通道之間進(jìn) 行輪流切換，使得進(jìn)入每一通道內(nèi)的激光都很強(qiáng)，防止了在高粉塵情況下激光無(wú)法到達(dá)主 探測(cè)器，有效的避免了光功率的的衰減，提高了本發(fā)明的抗高粉塵性能，同時(shí)適用于遠(yuǎn)光程 的探測(cè)，并可降低成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明的流程圖。

【具體實(shí)施方式】：
[0019] 為闡述本發(fā)明的思想及目的，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的 說(shuō)明。
[0020] 第一實(shí)施例，如圖1所示，一種多通道多通道激光氣體分析儀，包括激光驅(qū)動(dòng)器 9,激光器1，主探測(cè)器6、人機(jī)界面13和處理器10,處理器10分別與激光驅(qū)動(dòng)器9和人機(jī) 界面13連接，人機(jī)界面13對(duì)處理器發(fā)出指令和顯示處理的信號(hào)，其中，處理器10可以是 S5PV210。激光器1和主探測(cè)器6位于待測(cè)環(huán)境兩側(cè)；還包括光分路器2,光開關(guān)3,準(zhǔn)直器 4,設(shè)有待測(cè)氣體的參比室7,參考探測(cè)器8,放大電路12和多路模擬開關(guān)11 ;激光驅(qū)動(dòng)器9 與激光器1的一端連接且對(duì)激光器1進(jìn)行調(diào)制和調(diào)諧，使激光器1發(fā)出激光；激光器1的另 一端與光分路器2連接，激光器1發(fā)出的激光經(jīng)光分路器2分成第一路激光和第二路激光， 且所述第二路激光的能量為激光器發(fā)出的激光能量的80%?95% ;第一路激光經(jīng)參比室7 的待測(cè)氣體吸收后，傳送到參考探測(cè)器8 ;參考探測(cè)器8與處理器10連接，參考探測(cè)器8將 接收的第一路激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳遞給10 ;第二路激光經(jīng)光開關(guān)3地輪流切換后傳 送至對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器4并進(jìn)入待測(cè)環(huán)境5,之后再傳送至主探測(cè)器6,主探測(cè)器6接收第二路 激光信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；主探測(cè)器6與放大電路12連接，放大電路12對(duì)主探測(cè)器6轉(zhuǎn)化 的電信號(hào)放大；放大電路12通過(guò)多路模擬開關(guān)11與處理器10連接，處理器10對(duì)該放大電 信號(hào)進(jìn)行處理和分析。
[0021] 向人機(jī)界面13發(fā)出指令，指令傳至處理器10處理和分析后再傳送給激光驅(qū)動(dòng)器 9,激光驅(qū)動(dòng)器9驅(qū)動(dòng)激光器1發(fā)出一種單一波長(zhǎng)的激光，單一波長(zhǎng)的激光經(jīng)光分路器2分 成第一路激光和第二路激光，第一路激光的能量小于第二路激光的能量，第二路激光的能 量可以是第一路激光的能量的7到10倍。第一路激光進(jìn)入?yún)⒈仁?,參比室7內(nèi)的待測(cè)氣 體可能吸收或不吸收第一路激光。如果第一路激光被待測(cè)氣體吸收，那么參考探測(cè)器8接 收吸收后的第一路激光并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳至處理器10,經(jīng)處理器的處理和分析，在人機(jī) 界面上顯示該波長(zhǎng)的激光會(huì)被待測(cè)氣體吸收，再通過(guò)處理器控制光開關(guān)3輪流切換至不同 的準(zhǔn)直器，將傳至光開關(guān)3的第二路激光輪流切換到不同的準(zhǔn)直器4,由于第二路激光能量 比較大，經(jīng)準(zhǔn)直器4傳送到待測(cè)環(huán)境的第二路激光不會(huì)全部被待測(cè)氣體吸收，即被待測(cè)氣 體吸收后的第二路激光可以到達(dá)主探測(cè)器6,主探測(cè)器6接收被吸收后的第二路激光并轉(zhuǎn) 化為電信號(hào)，再經(jīng)放大電路12和多路模擬開關(guān)11傳送至處理器10,經(jīng)處理器10處理和分 析，可以得出待測(cè)環(huán)境中氣體的濃度。如果第一路激光進(jìn)入?yún)⒈仁?后不被待測(cè)氣體吸收， 那么參考探測(cè)器8接收第一路激光并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳至處理器10,經(jīng)處理器10的處理和 分析，在人機(jī)界面上顯示該波長(zhǎng)的激光不被待測(cè)氣體吸收，再通過(guò)調(diào)節(jié)激光驅(qū)動(dòng)器9驅(qū)動(dòng) 激光器1發(fā)出另外一種單元波長(zhǎng)的激光，如此循環(huán)，直到激光器1發(fā)出能被待測(cè)氣體吸收的 激光。
[0022] 由于光開關(guān)3能夠輪流將第二激光全部投射到某一準(zhǔn)直器上4,使得經(jīng)準(zhǔn)直器4進(jìn) 入待測(cè)環(huán)境5的激光能量比較大，不會(huì)因?yàn)榇郎y(cè)環(huán)境5中待測(cè)氣體濃度過(guò)大或者待測(cè)環(huán)境 5的光程過(guò)大而使得主探測(cè)器6接收不到信號(hào)，提高了本發(fā)明的抗高濃度或高粉塵性能，同 時(shí)適用于遠(yuǎn)光程地探測(cè)。
[0023] 在本實(shí)施例中，待測(cè)環(huán)境5為包含有待測(cè)氣體的煙囪，煙囪的數(shù)量至少為1個(gè)，煙 囪內(nèi)的待測(cè)氣體為氨氣。光開關(guān)3輪流將第二激光全部投射到對(duì)應(yīng)的煙囪，實(shí)現(xiàn)至少1個(gè)煙 囪內(nèi)待測(cè)氣體（氨氣）的濃度地測(cè)量，其中，光開關(guān)輪流切換的時(shí)間間隔為4?8秒，一種 優(yōu)選方案是光開關(guān)輪流切換的時(shí)間間隔為5秒。還包括至少1個(gè)貫穿煙囪的通道，準(zhǔn)直器 4和主探測(cè)器6的數(shù)量與通道數(shù)量對(duì)應(yīng)，且第二路激光經(jīng)準(zhǔn)直器4、通道傳送至主探測(cè)器6。 通道、準(zhǔn)直器4和主探測(cè)器6構(gòu)成的平面與水平面平行，光開關(guān)3輪流將第二激光全部投射 到對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器4,第二激光經(jīng)準(zhǔn)直器4和通道進(jìn)入煙?，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙?內(nèi)同一高度不同半徑 處的待測(cè)氣體（氨氣）濃度地測(cè)量。進(jìn)入?yún)⒈仁?的第一路激光的能量和進(jìn)入光開關(guān)3的 第二路激光的能量比為1 :1〇到1 :8。一種優(yōu)選方案是進(jìn)入?yún)⒈仁?的第一路激光的能量和 進(jìn)入光開關(guān)3的第二路激光的能量比為1 :9,即第一路激光占激光器發(fā)出激光的10%，第二 路激光占激光器發(fā)出激光的90%。由于第一路激光進(jìn)入含有待測(cè)氣體的參比室7,參比室 7內(nèi)待測(cè)氣體的濃度比較低，主要是用來(lái)探測(cè)第二激光是否被待測(cè)氣體（氨氣）吸收，因此 所需要的能量不是很高。而第二路激光是進(jìn)入煙?，煙?內(nèi)待測(cè)氣體（氨氣）濃度很高，因 此需要能量較高的第二路激光，使得第二路激光被待測(cè)氣體部分吸收后能到達(dá)主探測(cè)器。
[0024] 第二實(shí)施例，本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的是：通道、準(zhǔn)直器4和主探測(cè)器6構(gòu)成 的平面與水平面垂直。光開關(guān)3輪流將第二激光全部投射到對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器4,第二激光經(jīng)準(zhǔn) 直器4和通道進(jìn)入煙?，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙?內(nèi)不同高度相同半徑處的待測(cè)氣體（氨氣）濃度地測(cè) 量。
[0025] 第三實(shí)施例，本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同的是：通道在煙囪上呈S形排布，實(shí)現(xiàn)對(duì) 煙囪內(nèi)不同高度不同半徑處的待測(cè)氣體（氨氣）濃度地測(cè)量。
[0026] 以上是對(duì)本發(fā)明所提供的多通道激光氣體分析儀進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用 了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例只是用于幫助理解本 發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體 實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種多通道激光氣體分析儀，包括激光驅(qū)動(dòng)器（9)，激光器（1)，主探測(cè)器（6)、人機(jī) 界面（13)和處理器（10)，所述處理器（10)分別與激光驅(qū)動(dòng)器（9)和人機(jī)界面（13)連接， 所述人機(jī)界面（13)用于對(duì)處理器（10)發(fā)出指令和顯示處理的信號(hào)；所述激光器（1)和主 探測(cè)器（6)位于待測(cè)環(huán)境（5)兩側(cè)，其特征在于，還包括光分路器（2)，光開關(guān)（3)，準(zhǔn)直器 (4)，設(shè)有待測(cè)氣體的參比室（7)，參考探測(cè)器（8)，放大電路（12)和多路模擬開關(guān)（11);所 述激光驅(qū)動(dòng)器（9)與激光器（1)的一端連接且對(duì)激光器（1)進(jìn)行調(diào)制和調(diào)諧，使激光器（1) 發(fā)出激光；所述激光器（1)的另一端與光分路器（2)連接，激光器（1)發(fā)出的激光經(jīng)光分 路器（2)分成第一路激光和第二路激光，且所述第二路激光的能量為激光器發(fā)出的激光能 量的80%?95%;第一路激光進(jìn)入含有待測(cè)氣體的參比室（7)后，傳送到參考探測(cè)器（8); 所述參考探測(cè)器（8)與處理器（10)連接，參考探測(cè)器（8)將接收的第一路激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為 電信號(hào)并傳遞給處理器（10);第二路激光經(jīng)光開關(guān)（3)地輪流切換后傳送至對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直器 (4)并進(jìn)入待測(cè)環(huán)境（5)，再傳送至主探測(cè)器￠)，主探測(cè)器（6)接收第二路激光信號(hào)并轉(zhuǎn) 化為電信號(hào)；所述主探測(cè)器（6)與放大電路（12)連接，放大電路（12)用于對(duì)主探測(cè)器（6) 轉(zhuǎn)化的電信號(hào)放大；所述放大電路（12)通過(guò)多路模擬開關(guān)（11)與處理器（10)連接，處理 器（10)對(duì)該放大電信號(hào)進(jìn)行處理和分析。
2. 如權(quán)利要求1所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，所述待測(cè)環(huán)境（5)為包含 有待測(cè)氣體的煙囪，所述煙囪的數(shù)量至少為1個(gè)。
3. 如權(quán)利要求2所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，還包括至少1個(gè)貫穿煙囪 的通道，所述準(zhǔn)直器（4)和主探測(cè)器（6)的數(shù)量與所述通道數(shù)量對(duì)應(yīng)，且第二路激光經(jīng)準(zhǔn)直 器（4)、通道傳送至主探測(cè)器（6)。
4. 如權(quán)利要求3所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，所述通道、準(zhǔn)直器（4)和 主探測(cè)器（6)構(gòu)成的平面與水平面平行。
5. 如權(quán)利要求3所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，所述通道、準(zhǔn)直器（4)和 主探測(cè)器（6)構(gòu)成的平面與水平面垂直。
6. 如權(quán)利要求1所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，所述待測(cè)氣體為氨氣。
7. 如權(quán)利要求1所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，進(jìn)入?yún)⒈仁遥?)的第一路 激光的能量和進(jìn)入光開關(guān)（3)的第二路激光的能量比為1 :10到1 :8。
8. 如權(quán)利要求7所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，進(jìn)入?yún)⒈仁遥?)的第一路 激光的能量和進(jìn)入光開關(guān)（3)的第二路激光的能量比為1 :9。
9. 如權(quán)利要求1所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，所述光開關(guān)（3)輪流切換 的時(shí)間間隔為4?8秒。
10. 如權(quán)利要求9所述的多通道激光氣體分析儀，其特征在于，所述光開關(guān)（3)輪流切 換的時(shí)間間隔為5秒。
【文檔編號(hào)】G01N21/17GK104089880SQ201410332004
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】田耘, 史曉光, 江濤 申請(qǐng)人:宇星科技發(fā)展(深圳)有限公司