[发明专利]酒精浓度遥测装置

说明书

本公开提供了一种酒精浓度遥测装置。在该酒精浓度遥测装置中，在控制模块的控制下，探测激光器发出的探测光束依次扫过三个目标检测波，由分束装置分为两束‑探测光束和参考光束：探测光束经由集光器、待测气体环境，在反射装置处被反射，重新经由待测气体环境后，由集光器反射至检测探测器处，由检测探测器进行光电转换，得到探测信号；参考光束被传输至参考探测器，由参考探测器进行光电转换，得到参考信号；数据处理模块，用于采集包括三个目标检测波长的探测信号和参考信号，计算待测气体环境中的酒精浓度。本公开消除了酒精和水汽的交叉吸收干扰，提高了酒精气体和水汽同步检测的精确度。

技术领域

本公开涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种酒精浓度遥测装置。

背景技术

酒精气体浓度遥测对道路监管部门在道路执法过程中提高醉酒司机的捕获效率，降低道路交通安全隐患及监控进入禁酒工作场所的人员饮酒情况具有重要意义。目前，酒精浓度遥测主要通过光学吸收检测的方法来实现，常用的主要有傅里叶变换红外光谱法(Fourier Transform Infrared Spectrometry，简称FTIR)、差分吸收激光法(Differential Absorption Laser，简称DIAL)，可调谐半导体激光吸收光谱法(TunableDiode LaserAbsorption Spectroscopy，简称TDLAS)。然而在酒精浓度遥测的实际检测应用中，无法提前预知的环境因素如遥测距离，背景气体，如CO2，水汽等都将极大地影响光束在测试空间中的传输特性，从而对遥测结果的准确性和精确性产生不利影响。

为了消除背景环境因素的影响，提高酒精浓度遥测仪的准确性和精确性，传统的处理方式通常是采用背景信号扣除的方法来消除环境因素的影响。即通过测试待测空间的背景信号，在测试信号中消除气体交叉吸收干扰，及大气透射率变化等环境因素的干扰，但是该方法仅适用于固定的检测环境，无法适用于干扰成分浓度及探测距离快速变化的检测环境。

为进一步提高酒精浓度遥测仪的环境自适应性，以应对复杂多变的检测环境，可以通过设置多只激光器和多只探测器同时对测试空间中交叉吸收干扰气体进行检测，已及时修正实时酒精浓度检测结果，提高检测的准确性和精确性。但是该系统往往需要采用多只激光器和探测器，涉及到光学多维解调系统或复杂检测算法，往往实现成本较高。而且根据目前已有的报道，该系统采用的激光器波长间隔往往相对较大，不同波长在测试空间内的背景透射率随波长增加呈现非线性变化，随着检测距离的增加，不同波长间的透射率差异也会增大，因此会引入测量误差，甚至产生错误的检测结果。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种酒精浓度遥测装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

本公开酒精浓度遥测装置，包括：光学系统部分、光电转换部分和控制处理部分；光学系统部分至少包括：探测激光器、分束装置、集光器、反射装置，其中，集光器和反射装置设置于待测气体环境的两侧；光电转换部分包括：检测探测器、参考探测器；控制处理部分包括：控制模块、数据处理模块；其中，在控制模块的控制下，探测激光器发出的探测光束依次扫过三个目标检测波长λ₁₀，λ₁₁和λ₁₂，由分束装置分为两束-探测光束和参考光束：探测光束经由集光器、待测气体环境，在反射装置处被反射，重新经由待测气体环境后，由集光器反射至检测探测器处，由检测探测器进行光电转换，得到探测信号；参考光束被传输至参考探测器，由参考探测器进行光电转换，得到参考信号；数据处理模块，用于采集包括三个目标检测波长的探测信号曲线和参考信号曲线，计算待测气体环境中的酒精浓度；其中，λ₁₀和λ₁₁分别为对应于酒精和水汽的特征吸收峰波长的目标检测波长；λ₁₂为对应于没有水汽吸收的酒精平坦吸收区的目标检测波长。

在本公开的一些实施例中，数据处理模块执行如下处理流程：