[发明专利]一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统

说明书

本发明提供了一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统，属于气体检测技术领域，包括：分时信号发生器；驱动电路，其输入端与分时信号发生器的输出端连接；开关阵列1，包括多个第一开关，第一开关的输入端与驱动电路的输出端连接；气体检测模块，包括多个气体检测通路；多个气体检测通路的输入端分别与多个第一开关的输出端一一对应连接；开关阵列2，包括多个第二开关，多个第二开关的输入端分别与多个气体检测通路的输出端一一对应连接；前置放大器，其输入端与开关阵列2输出端相连接；锁相放大器，其输入端与前置放大器的输出端、分时信号发生器的输出端相连接；微处理器，其输入端与锁相放大器的输出端连接。该系统可对多种混合气体的浓度进行分时序检测。

技术领域

本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统。

背景技术

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术是一种非侵入式光谱测量技术，具有高选择性，高灵敏度，高分辨率，信号高保真的特点；可以同时检测气体的浓度，温度，压强等多参数流场信息。

利用TDLAS技术测量气体浓度参数的方法有：直接吸收光谱技术(DAS)和波长调制光谱技术(WMS)。在直接吸收光谱技术(DAS)中，气体吸收率函数通过入射光强和透射光强的比值直接拟合气体吸收率函数，进而获得测量气体的浓度参数。波长调制光谱技术(WMS)采用高频正弦信号和低频锯齿波信号相互叠加方式，通过检测输出信号中二次谐波峰值来推测待测气体的浓度参数。

然而，采用DAS或WMS的TDLAS技术能够较好的实现单一气体的浓度参数测量，但当气体为多种气体混合时，单个气体检测通路无法实现多种气体同步测量，需要将多个气体检测通路进行串联或并联进行测量。但是这种方式使得同一时间所有的检测通路必须同时参与工作,会产生较大的系统冗余。

总之，现有技术存在将多个气体检测通路进行串联或并联以测量多种混合气体浓度参数时，系统冗余较大的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于TDLAS的多气体浓度参数检测系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

分时信号发生器，用于分时产生锯齿波和正弦波电压信号；

驱动电路，其输入端与所述分时信号发生器的输出端连接；用于将所述分时信号发生器产生的电压信号转换成电流信号；

开关阵列1，包括多个第一开关，所述第一开关的输入端与所述驱动电路的输出端连接；

气体检测模块，包括多个气体检测通路；所述多个气体检测通路的输入端分别与所述多个第一开关的输出端一一对应连接；所述气体检测模块用于吸收待测气体并输出气体检测信号；

开关阵列2，包括多个第二开关，所述多个第二开关的输入端分别与所述多个气体检测通路的输出端一一对应连接；

前置放大器，其输入端与所述开关阵列2输出端相连接，所述前置放大器用于将气体检测信号进行放大，满足锁相放大器需求。

锁相放大器，其输入端与所述前置放大器的输出端、分时信号发生器的输出端相连接，用于将气体检测信号和分时信号发生器发生器发出的倍频信号进行合成获得所需要的二次谐波信号信息；

微处理器，其输入端与所述锁相放大器的输出端连接，用于对二次谐波信号进行处理，得到气体浓度参数。

进一步，所述气体检测通路包括：DFB激光器，其输入端与所述第一开关的输出端相连；

多光程吸收池，其输入端与DFB激光器的输出端相连；

光电探测器，其输入端与所述多光程吸收池的输出端相连，其输出端与所述开关阵列2的输入端相连；用于将光信号转化为电信号。