[发明专利]一种原位式激光气体分析仪的在线标定方法

说明书

技术领域：

本发明涉及在线气体监测领域，尤其涉及一种原位式激光气体分析仪的在线标定装置和标定方法。 

背景技术：

可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）是目前最先进的气体测量技术之一，近些年得到了迅猛的发展，已经开始应用在航空航天、石油、化工、天然气、冶金、环保等众多领域，被认为是具有革命性变革的全新测量方法。 

基于TDLAS技术的激光气体分析仪主要分为两类：原位式激光气体分析仪和采样式激光气体分析仪。原位式激光气体分析仪直接安装在测量管道上，它的优点是测量响应时间短，不需要待测气体采样及预处理的时间，也不需要额外的预处理系统。采样式激光气体分析仪是将测量管道中的待测气体引出经预处理后，通入激光气体分析仪，它的优点是可以根据测量需要增加光程从而提高测量精度，可以将待测气体中的粉尘等杂物通过预处理系统去除，从而降低其对测量精度的干扰，可以方便地通入标准气体对分析仪进行校准、标定及验证。 

通过对现有技术的研究，发明人发现，与采样式激光气体分析仪相比，原位式激光气体分析仪的校准、标定及验证方法比较复杂。现有技术无法实现原位式激光气体分析仪的在线标定，标定时需要将原位式激光气体分析仪从测量管道上拆下来，然后安装在特定的气室上进行标定，标定完成后，再将分析仪安装回管道上。这一过程太过繁琐，大大增加了原位式激光气体分析仪的运行及维护成本。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种原位式激光气体分析仪的在线标定装置和标定方法，以在标定原位式激光气体分析仪时，不需要将其从测量管道上拆下，可以实现在线标定，从而大大降低原位式激光气体分析仪的运行及维护成本。 

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案： 

一种原位式激光气体分析仪的在线标定装置，包括：激光发射单元、激光分光模块、信号探测单元、标定信号探测单元、信号切换模块、激光器控制模块、信号处理模块、数据分析模块、标定气室和测量管道； 

所述激光器控制模块连接到所述激光发射单元，用于驱动所述激光器发射特定波长的激光； 

所述激光分光模块用于将激光发射单元发射的激光分成两路，一路激光通过所述测量管道用于管道中待测气体的测量，另一路激光通过所述标定气室用于分析仪的在线标定； 

所述信号探测单元，用于获取激光通过所述测量管道中被测气体的透射信号，并将所述透射信号发送到所述信号处理模块； 

所述信号处理模块，用于将所述透射信号转换为待测气体吸收光谱； 

所述数据分析模块，用于分析所述待测气体吸收光谱，得到待测气体的信息。 

所述测量管道，用于流过待测气体。 

所述标定探测单元用于获取激光通过所述标定气室中标准气体的透射信号，并将所述透射信号发送给所述信号处理模块； 

所述信号切换模块用于实现所述信号探测单元与所述标定信号探测单元对于所述信号处理模块的分时共用； 

所述在线标定气室，用于通入特定浓度的标准气体。 

优选的，所述信号处理模块包括： 

信号放大单元，用于放大所述信号探测单元及所述标定信号探测单元获取到的透射信号； 

信号解调单元，用于解调放大后的透射信号，得到待测气体吸收光谱。 

优选的，所述装置还包括： 

锁相放大电路，用于从待测气体吸收光谱中获取倍频信号曲线； 

所述数据分析模块通过分析所述倍频信号的峰值得到待测气体的信息。 

优选的，所述装置还包括： 

显示模块，连接到所述数据分析模块，用于显示监测到的待测气体的信息。 

优选的，所述激光器为半导体分布反馈式激光器或半导体垂直腔面发射激光器。 

优选的，所述激光控制模块包括： 

温度控制单元，连接到所述激光发射单元，用于控制所述激光器的工作温度； 

电流控制单元，连接到所述激光发射单元，用于调制通过所述激光器的电流。 

优选的，所述信号切换模块为单片机控制的模拟开关或继电器等器件，用于所述信号探测单元及所述标定信号探测单元输出信号的切换。 

相应于上述气体计量监测装置，本发明还提供了一种原位式激光气体分析仪的在线标定方法，包括： 

当所述原位式激光气体分析仪进行正常测量时，所述信号切换模块将所述信号探测单元的输出连接到所述信号处理模块，进行所述被测管道中的待测气体测量。