[发明专利]一种对射式开路激光气体探测器及气体探测实时校准方法

说明书

本发明公开了气体传感器领域中的一种对射式开路激光气体探测器及气体探测实时校准方法，发射装置交替发射信号光、校准光，其中信号调制波控制激光器出射激光信号的一部分作为信号光发射至开路环境，另一部分通过标准气室后转换成校准调制波，并控制激光器产生校准光；接收装置接收光信号，并根据信号光和校准光的电压波形及参考气体浓度与距离的乘积值实时计算并校准开路环境中待测气体浓度与距离的乘积值。本发明克服了现有对射式开路激光气体探测器无法自动实时校准、标定的缺陷，通过光通讯的方式传输信号光和校准光，实现了开路环境中待测气体浓度探测结果的标定，可以准确消除信号光检测过程中的环境干扰，降低电力系统的铺设和维修成本。

技术领域

本发明涉及气体传感器技术领域，具体的说，是涉及一种对射式开路激光气体探测器及气体探测实时校准方法。

背景技术

激光气体探测器的基本原理是基于可调谐半导体吸收光谱技术(TDLAS)，利用气体的红外光谱吸收作用实现对气体浓度检测。激光气体探测器具有点型激光气体探测器和开路式激光气体探测器两种类型，其中开路式激光气体探测器属于线型光束型，可对上百米开放空间进行气体检测，相比于点型而言，具有光程距离远、灵敏度高、检测范围大、可靠性好，零误报，免维护等优点，可广泛应用于天然气、煤矿、油气田、石油化工、煤化工、精细化工、钢铁工业、管道运输、储气设施、电力监测、环境监测等领域。

开路激光气体探测器有对射式开路激光气体探测器和反射式开路激光气体探测器。反射式开路激光气体探测器的发射和接收分布在同一侧(例如申请号为CN201310291029.5的发明专利所示)，发射模块发出的光由反光板反射后进入到接收模块，但由于光反射效率、反射距离、空间环境等因素影响，接收分布接收的光功率弱，信号处理难度大、测量误差大、抗干扰能力弱。为了解决上述难题，提出了对射式开路激光气体探测器(例如专利申请号为CN201220710383.8的实用新型专利)，其分为发射模块和接收模块两部分，发射模块激光经过待测空间后直接入射到接收模块，接收光功率强，信号处理容易，可靠性好。

然而，在待检测的开放光路环境中，激光信号容易受到水雾、扬尘、雨水、光源衰减、噪声光源等因素的干扰，导致开路激光气体探测器的测量结果误差大。内置标定气室对测量结果进行实时自动标定校准，是解决上述难题的可靠方法。

为了消除开路环境因素对标定结果的影响，标定气室需置于激光发射模块，而开路环境气体探测过程中的浓度测量功能设置于激光接收模块。因此，如何将激光发射模块中的实时标定参考信号通过开路环境快速、实时、可靠地传输到激光接收模块实现对测量结果的标定校准，又避免实时标定信号受到开路环境影响，是对射式开路激光气体探测器面临的重要技术难题。

上述缺陷，需要解决。

发明内容

为了克服现有对射式开路激光气体探测器无法自动实时校准、标定的缺陷，本发明提供一种对射式开路激光气体探测器及气体探测实时校准方法。

本发明技术方案如下所述：

一方面，一种对射式开路激光气体探测器，其特征在于，包括：

用于交替发射带有信号调制码的信号光、带有校准调制码的校准光的发射装置，其中，通过信号调制波控制激光器出射信号光，一部分所述信号光发射至开路环境中，另一部分的所述信号光通过标准气室后转换成校准调制波，由该校准调制波控制所述激光器产生校准光并发射至开路环境中；

用于分别接收信号光和校准光的接收装置，所述接收装置根据接收到的信号光电压波形、校准光电压波形及参考气体浓度与距离的乘积值实时计算并校准开路环境中待测气体浓度与距离的乘积值。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述发射装置包括激光器、光纤耦合器、标准气室、第一光电探测器、第一微处理单元及电路组件，

所述激光器用于根据所述信号调制波、所述校准调制波产生并发射对应激光；