[发明专利]一种危险气体激光遥感探测装置及其消除环境干扰的方法

说明书

本发明公开了一种危险气体激光遥感探测装置及其消除环境干扰的方法，装置包括信号发生器、激光单元、光学遥感测量单元、信号接收单元，信号发生器输出调制波形信号和参考信号至激光单元，对激光单元出射的激光进行调制，激光单元出射的激光经光学遥感测量单元对待测空间的危险气体进行遥测，并由光学遥感测量单元将返回的光信号送入信号接收单元，从而得到可处理的数字信号，通过对数字信号反演能够得到危险气体信息。本发明方法可消除环境对测量结果的干扰。本发明提高了危险气体监测的准确性和响应快速性。

技术领域

本发明涉及激光遥感探测技术领域，具体是一种危险气体激光遥感探测装置及其消除环境干扰的方法。

背景技术

目前随着社会经济的不断发展，对于煤炭钢铁等资源需求量不断增大。矿下和钢铁工业现场的安全不容忽视，安全生产关乎相关从业者的生命安全。其最大的威胁在于煤矿开采和工业炼钢的工过程中存在的危险气体，其中一氧化碳的危害尤为重大。

一氧化碳是无色无味、易燃易爆有毒性气体,是煤矿和钢铁冶炼中安全生产的大敌。当一氧化碳进入人体血液循环系统后,会与血红蛋白结合导致中毒,严重时会导致死亡。其不仅对人体存在相当大的毒性，而且一氧化碳易燃易爆的特性决定了其浓度过高时，极易引起密闭空间如矿井下和冶炼车间等发生燃烧和爆炸，对人民生命财产安全造成极大的危害。国家对于煤矿和钢铁冶炼环境下的一氧化碳浓度检测有着严格的规定，严格要求在适当位置放置一氧化碳传感器，且必须定期监测一氧化碳的浓度以防止一氧化碳浓度过高造成的安全事故。

目前应用于工业现场的危险气体传感器主要是采用电化学原理，使用电化学传感器进行气体浓度检测。电化学传感器依赖其内部微燃料化学物质和气体的反应来检测气体浓度，此原理决定了其检测速度慢，测量精度较低的特性，且易出现气体交叉中毒现象。随着传感器使用时长的增加会导致测量不准确甚至对于气体不产生反应的现象，系统的稳定性偏低。而且电化学传感器仅适用于单点测量环境，不能反应一片区域的浓度信息，无法快速准确的反应当前危险气体释放情况，具有一定的局限性。而使用激光遥测技术则可以快速准确的反应当前危险气体在空间内的释放情况，甚至可以远距离探测，以覆盖无法安置传统传感器的位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种危险气体激光遥感探测装置及其消除环境干扰的方法，以解决现有电化学原理危险气体传感器存在的稳定性低、不能反应区域危险气体吸收信息的问题，以及遥感测量时容易受到环境干扰的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种危险气体激光遥感探测装置，其特征在于，包括信号发生器、激光单元、光学遥感测量单元、信号接收单元，其中：

所述信号发生器输出一路调制波形信号和一路参考信号；

所述激光单元包括恒流源驱动器、激光器，恒流源驱动器的输入端接入所述信号发生器输出的调制波形信号，激光器的信号输入端与恒流源驱动器输出端连接，所述信号发生器向恒流源驱动器输出调制波形信号，由恒流源驱动器将调制波形信号加载至所述激光器，并由激光器输出波长被调制波形信号调制后的激光；

所述光学遥感测量单元包括光纤、漫反射光折射透镜、反射体、光纤准直器、光探测器，其中漫反射光折射透镜一侧与反射体相对，并且漫反射光折射透镜与反射体之间区域覆盖危险气体所在的待测空间，光纤准直器安装于漫反射光折射透镜中心，光纤准直器输入端与所述光纤一端连接，光纤准直器输出端正对所述反射体，所述光纤另一端与激光单元中激光器的光输出端连接，所述光探测器设置于漫反射光折射透镜另一侧焦点位置；所述激光单元中激光器输出的波长被调制后的激光经光纤传输至光纤准直器，经过光纤准直器准直后出射通过待测空间中危险气体并到达反射体，然后由反射体反射后再次通过待测空间中危险气体并返回至漫反射光折射透镜，最终经漫反射光折射透镜折射后汇聚于所述光探测器，由光探测器接收包含危险气体吸收信息的光信号；