[发明专利]燃气流量和甲烷含量激光测量仪及测量方法

权利要求书

1.一种燃气流量和甲烷含量激光测量仪，其特征在于，包括激光器、半透半反射透镜、全反射镜、第一光电探测器和第二光电探测器，激光器和两个光电探测器之间的区域为待测气流，激光器发出的光经半透半反射透镜后被分成两束，其中一束光与待测气流方向垂直，另一束光与待测气流方向成某一夹角；

该激光测量仪还包括采样电路和数据处理系统，采样电路与两个光电探测器连接，两个光电探测器接收经过待测气流区域的两束光，并将接收到的光信号转换成电信号，再输入采样电路，采样后的数据经数据处理系统处理并计算出燃气流量和甲烷含量。

2.根据权利要求1所述的燃气流量和甲烷含量激光测量仪，其特征在于，该激光测量仪还包括均与激光器连接的调制信号发生器、温控模块和电流控制模块，调制信号发生器产生特定的调制信号对激光器进行波长调制，温控模块和电流控制模块对激光器的发射波长进行控制。

3.根据权利要求1所述的燃气流量和甲烷含量激光测量仪，其特征在于，所述激光器为超窄线宽半导体激光器。

4.根据权利要求1所述的燃气流量和甲烷含量激光测量仪，其特征在于，所述夹角为30-60°。

5.一种基于权利要求1的同时测量燃气流量和甲烷含量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

激光器发出的光经半透半反射透镜后被分成两束，其中一束光与待测气流方向垂直的光既作为标定频移的参考信号又作为标定气体浓度的标准信号，另一束光与待测气流方向成某一夹角的光作为多普勒测流速的信号光；

两束光经过待测气流区域后分别被两个光电探测器接收，两个光电探测器将接收到的光信号转换成电信号后，输入采样电路，再经数据处理系统处理；

数据处理系统计算两路信号之间的频率偏移来反演气体流速，并利用不同浓度气体的吸收强度不同反演实际气体的含量。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，通过调制信号发生器产生特定的调制信号对激光器进行波长调制，温控模块和电流控制模块对激光器的发射波长进行控制。

7.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，调制信号发生器产生高频调制信号和低频锯齿信号，低频锯齿信号对激光发射波长进行调谐，以固定频率扫描气体分子的单根吸收谱线从而获得气体吸收谱线；高频正弦信号作为载波对低频锯齿波电流进行调制，采用波长调制技术，产生的激光信号经过气体介质吸收后，利用锁相放大器解调制，得到其二次谐波信号。