[发明专利]一种基于VCSEL的低功耗气体检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于VCSEL的低功耗气体检测装置，其特征是，包括温度探测器件、VCSEL激光器、光路组件、光纤传感探头、参考探头、光电探测器和功率参考探测器件；所述光路组件包括分路器和耦合器；所述温度探测器件连接VCSEL激光器，所述VCSEL激光器连接光路组件的分路器，所述分路器连接第一耦合器的输入端和第二耦合器的输入端，所述第一耦合器的输出端连接光纤传感探头，所述第一耦合器的返回端连接第一光电探测器；所述第二耦合器的输出端连接参考探头和功率参考探测器件；所述参考探头连接第一光电探测器；所述功率参考探测器件是光电探测器，所述的VCSEL激光器发出的光经过光路组件进行隔离和分光后进入光纤传感探头、参考探头和功率参考探测器件。

2.如权利要求1所述的一种基于VCSEL的低功耗气体检测装置，其特征是，所述的VCSEL激光器是通过电流进行连续波长调制的激光器；所述VCSEL激光器采用不带温控模块的VCSEL激光器，在电流固定的情况下，VCSEL激光器的波长和环境温度基本上成线性关系。

3.如权利要求1所述的一种基于VCSEL的低功耗气体检测装置所采用的工作方法，包括以下几个工作步骤：

步骤（1）：温度探测器件测得环境的温度；

步骤（2）：根据步骤（1）测得的环境温度值确定激光器发光的波长；

步骤（3）：根据步骤（2）确定的激光器的波长，确定出现在扫描区域内的吸收峰的波长；

步骤（4）：VCSEL激光器产生光，所述光的波长与光强、驱动电流、环境温度成一定关系；

步骤（5）：VCSEL激光器发出的光经光路组件到光纤传感探头、参考探头和功率参考探测器件；

步骤（6）：把步骤（5）中得到的两个探测信号分别和功率参考探测器件测得的功率参考信号相除，消除因光源的功率变化对测量结果造成的影响；

步骤（7）：根据步骤（3）和步骤（6）确定吸收峰所在的整个扫描周期中的位置；

步骤（8）：参考步骤（6）得到的消除因光源的功率变化对测量结果造成影响的带有浓度信息的信号，参考步骤（7）中确定的吸收峰的位置，根据Beer-Lambert定律和参考探头中的浓度信号做比较，测得待测气体的浓度。

4.如权利要求3所述的一种基于VCSEL的低功耗气体检测方法，其特征是，所述步骤（5）分为以下具体步骤：

步骤（5-1）：光源发出的光在光纤传感探头中得到一定程度的吸收，吸收强度和环境中待测气体的浓度成一定的关系，光穿过光纤传感探头以后被第一光电探测器探测；

步骤（5-2）：光源发出的光在参考探头中得到固定的吸收，吸收的强度和参考气室内气体的浓度有关，光穿过参考探头以后被第二光电探测器探测；

步骤（5-3）：光源发出的光经分路器进入功率参考探测器件。