[发明专利]一种抗干扰激光气体遥测方法及系统

说明书

本发明提供了一种抗干扰激光气体遥测方法及系统，其中，方法包括以下步骤：读取一个检测周期T内得到的待分析信号；将所述待分析信号划分为非吸收区Ⅰ和吸收区Ⅱ，当判断非吸收区Ⅰ的回波信号质量合格，吸收区Ⅱ的回波信号的一次谐波与二次谐波波形质量合格后，进一步计算气体瞬时浓度C_IV；激光气体遥测设备根据激光测距模块提供的检测距离及测量拟合的空气背景曲线，得到该距离下的空气背景值C_air，再用测量的瞬时浓度值C_IV减去空气背景值C_air，即得到目标气体的真实浓度。本发明可以使零点更加稳定，准确探测出被测空间中目标气体的真实浓度，特别适合那些需要高精度、高灵敏度、高准确性的微弱气体泄漏监测的场所。

技术领域

本发明涉及激光气体遥测技术领域，具体的说，涉及了一种抗干扰激光气体遥测方法及系统。

背景技术

基于TDLAS技术的激光气体遥测系统，检测激光穿过目标气体，照射到背景反射物上，经背景反射物反射后由光电探测器接收，通过分析反射回波信号，反演目标气体浓度。由于测量距离远、背景反射物实时变化，容易引起干扰，造成误报。产生的干扰因素主要有以下几个方面：

（1）测量距离远，当测量距离远时，信噪比会降低，有用信号会被淹没在噪声中，引起干扰；

（2）背景反射物突变，当背景反射物突变时也会产生光学噪声，引起误报；

（3）干涉噪声，当背景反射物为不锈钢条、双层玻璃等时，遥测仪回光会产生光学干涉，引起误报；

（4）空气背景，由于激光气体遥测系统检测的气体浓度为积分浓度，与气团的平均浓度和激光束穿过气团的光程成正比，对于空气背景，测量距离越长，空气背景浓度越高。

传统的激光气体遥测系统采用近红外可调谐半导体激光器为光源，利用气体在近红外波段的吸收峰线，这种激光气体遥测仪在系统成本上具有一定的优势，但是由于测量距离远，激光气体检测系统接收的是散射光强，光信号非常微弱，有时候噪声甚至会淹没真实的气体浓度信息，严重影响了系统检测气体的灵敏度和准确性；另外背景反射物造成的光强突变、或者背景反射物造成的光学干涉等均容易引起干扰，造成误报。

同时由于近红外气体吸收较弱，激光气体遥测系统普遍灵敏度低，一般为ppm级别，无法准确分辨出不同距离下的空气背景。长距离检测时，激光气体遥测仪检测到的空气背景浓度比较大，如果无法去除，就会被误做为气源泄漏，对检测结果造成干扰，激光气体遥测仪出现零点波动、误报等现象。

为提高检测精度，现有技术中通常采用相应的降噪算法对采集的信号进行处理。现有降噪算法通常在得到二次谐波信号后，利用一些算法（如最小二乘法、小波分析）对二次谐波信号进行降噪。然而，这些算法针对的是基于整个采样周期检测到的二次谐波信号，虽然经过降噪处理，但在实际使用过程中，仍然存在因反射物（如水泥路、石子路，路边建筑物上窗户玻璃、各种瓷砖等各种环境因素）的影响导致气体检测结果不准确，进而引起误报警的问题。

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

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种抗干扰激光气体遥测方法及系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明第一方面提供一种抗干扰激光气体遥测方法，包括以下步骤：

读取一个检测周期T内得到的待分析信号；将所述待分析信号划分为非吸收区Ⅰ和吸收区Ⅱ，当判断非吸收区Ⅰ的回波信号质量合格，吸收区Ⅱ的回波信号的一次谐波与二次谐波波形质量合格后，进一步计算气体瞬时浓度C_IV；

激光气体遥测设备根据激光测距模块提供的检测距离及测量拟合的空气背景曲线，得到该距离下的空气背景值C_air，再用测量的瞬时浓度值C_IV减去空气背景值C_air，即得到目标气体的真实浓度。