[发明专利]可调节激光气体遥测仪及其焦平面调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光气体测量装置，具体的说，涉及了一种可调节激光气体遥测仪及其焦平面调整方法。

背景技术

激光气体遥测仪在天然气站和燃气管网等需要检测燃气泄露的地方有着广泛的应用需求，常见的激光遥测仪均采用收发一体的光学结构，遥测仪的激光光源发出激光束照射在测量目标后面的背景反射物上，经折射或反射后，遥测仪接收反射光并汇聚到光电探测器上，对接收的光信号进行分析就得到测量目标的气体信息，现有的激光气体遥测仪从结构大致分为透射式和反射式，主要包括背景反射物、滤波片、聚光镜、光电探测器和控制处理系统，光电探测器以及滤波片设置于光线汇聚焦点所在的光轴上，所述聚光镜一般为菲涅尔透镜、凹面反射镜或凸透镜。在远距离测量时，反射光以平行光的方式入射到聚光镜上，经聚光镜汇聚于其焦点处。但在近距离测量时，反射光以发散形式入射到聚光镜上，之后汇聚于其焦点后的一点。如果将光电探测器固定于聚光镜的焦点处，远距离测量时，该光电探测器的光接受面可以接受到最大的光功率，保证遥测仪正常工作，而当近距离测量时，该光电探测器的光接收面上只能收到较少部分的光线，使得激光气体遥测仪的探测灵敏度下降，有时甚至无法进行测量。同理，如果将光电探测器固定在聚光镜焦点后的一点，那么在近距离测量时，该光电探测器的光接受面可以接受到最大的光功率，保证遥测仪正常工作，而当远距离测量时，该光电探测器的光接受面只能接收到较少部分的光线，使得激光气体遥测仪的探测灵敏度下降，有时甚至无法进行测量。现有技术一般将光电探测器位置固定于聚光镜的焦点处。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的提供一种可调节激光气体遥测仪及其焦平面调整方法， 从而解决现有的激光气体遥测仪将探测器位置固定，无法同时满足远、近距离的高灵敏测量的技术问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种可调节激光气体遥测仪，包括微处理器单元、电连接所述微处理器单元的信号接收与处理单元、电连接所述信号接收与处理单元的光电探测器、与所述光电探测器配套使用的滤光片、电连接所述微处理器单元的激光光源调制与发射单元、电连接所述激光光源调制与发射单元的准直器、聚光镜以及焦平面调整机构，所述焦平面调整机构包括底座、安装于所述底座上的步进电机、安装在所述步进电机输出转轴上的丝杠和安装架，所述安装架上设置有丝杠丝孔，所述丝杠设置在所述丝杠丝孔内，所述光电探测器和所述滤波片安装在所述安装架上，所述微处理器单元电连接所述步进电机的启停控制单元。

基上所述，所述安装架包括导轨、设置在所述导轨一端的调节板和设置在所述导轨另一端的固定板，所述丝杠丝孔设置在所述调节板上，所述光电探测器和所述滤波片安装在所述固定板上，所述底座上设置有导轨导向孔，所述导轨穿设在所述导轨导向孔内。

基上所述，所述安装架包括导轨、设置在所述导轨一端的调节板和设置在所述导轨另一端的固定板，所述丝杠丝孔设置在所述调节板上，所述光电探测器和所述滤波片安装在所述固定板上，所述底座上固定有滑块，所述滑块上设置有导轨导向孔，所述导轨穿设在所述导轨导向孔内。

基上所述，所述安装架上固定有多头螺母，所述多头螺母的螺孔即为所述丝杠丝孔。

一种可调节激光气体遥测仪的焦平面调整方法，该焦平面调整方法包括以下步骤：

步骤1、确定当前探测距离下的标定点：启动可调节激光气体遥测仪，微处理器单元通过信号接收与处理单元、光电探测器实时获取透光率；

微处理器单元控制电机带动光电探测器在可调范围内运动，将实时获取的透光率进行判断并得到最大透光率，确定最大透光率所对应的光电探测器位置为标定点，并将光电探测器稳定在该标定点；

所述可调范围是指沿丝杠轴向上可供光电探测器行走的最大长度范围；

步骤2、调整焦平面：根据可调节激光气体遥测仪实时获取的透光率，将n个连续获取的透光率求和后平均，得到平均透光率Mi，然后，求差值a，即a=M(i+1)-Mi；

当a大于预设的透光率最大差值a1时，微处理器单元控制电机带动光电探测器在可调范围内运动，将实时获取的透光率进行判断并得到最大透光率，确定最大透光率所对应的光电探测器位置为最佳位置点；

当a小于预设的透光率最大差值a1并大于预设的透光率最小差值a2时，微处理器单元控制电机带动光电探测器在微调范围内运动，将实时获取的透光率进行判断并得到最大透光率，确定最大透光率所对应的光电探测器位置为最佳位置点；