[发明专利]用于激光在线气体分析的信号传输方法及其传输装置

权利要求书

1.一种用于激光在线气体分析的信号传输方法，包括以下步骤：

半导体激光器发射测量光束；

所述测量光束通过输出光纤传输至测量单元的发射端；

所述测量光束在所述发射端射出所述输出光纤形成自由空间激光束，射入被测气体；

在测量单元的接收端使用有源光-光转换模块接收经所述被测气体吸收后的自由空间激光，转换放大为光纤激光后通过输入光纤传输至远端的中央处理单元。

2.如权利要求1所述的用于激光在线气体分析的信号传输方法，其特征在于，所述有源光-光转换模块接收经所述被测气体吸收后的自由空间激光，转换放大为光纤激光的步骤包括：

经所述被测气体吸收后的所述自由空间激光输入至光电探测器转换为电流信号；

所述电流信号输入至信号放大电路转换为电压信号并放大；

放大后的电压信号输入至激光器驱动电路，所述激光器驱动电路根据所述放大后的电压信号调制二级管激光器的电流；

所述二级管激光器根据调制后的电流发射所述光纤激光。

3.如权利要求2所述的用于激光在线气体分析的信号传输方法，其特征在于，所述有源光-光转换模块接收的激光波长为从可见光到近红外光的波长范围内的连续波长，输出的激光波长为紫外光、可见光、近红外光波长范围内的任一波长。

4.如权利要求1所述的用于激光在线气体分析的信号传输方法，其特征在于，所述测量光束的单程传输距离大于1Km。

5.如权利要求1所述的用于激光在线气体分析的信号传输方法，其特征在于，所述测量光束传输至所述测量单元的发射端经过准直装置，将所述自由空间激光束准直为平行光束之后射入所述被测气体。

6.一种用于激光在线气体分析仪的信号传输装置，其特征在于，包括：

中央处理单元，包括半导体激光器和第一光电探测器，所述半导体激光器用于发射测量光束，所述第一光电探测器用于将经被测气体吸收后的光纤激光转换为电信号；

测量单元，包括分别位于被测气体管道两端的发射端和接收端，所述发射端用于接收所述测量光束并将其以自由空间激光的形式射入所述被测气体，所述接受端设置有有源光-光转换模块，用于将经所述被测气体吸收后的所述自由空间激光转换为所述光纤激光；

复合线缆，所述复合线缆用于连接所述中央处理单元和测量单元，包括输出光纤和输入光纤，其中，所述输出光纤的两端分别与所述半导体激光器和所述测量单元的发射端连接，用于将所述测量光束传输至所述测量单元的发射端，所述输入光纤的两端分别与所述有源光-光转换模块和所述第一光电探测器连接，用于将所述光纤激光传输至所述第一光电探测器。

7.如权利要求1所述的用于激光在线气体分析仪的信号传输装置，其特征在于，所述有源光-光转换模块包括：

第二光电探测器，用于将经所述被测气体吸收后的所述自由空间激光转换为电流信号；

信号放大电路，与所述第二光电探测器连接，用于将所述电流信号转换为电压信号并放大；

激光器驱动电路，与所述信号放大电路连接，用于对所述二级管激光器提供恒功率控制和过流保护，并且根据放大后的电压信号对所述二级管激光器的电流进行调制；

所述二级管激光器，与所述激光器驱动电路连接，用于根据调制后的电流发射所述光纤激光；

电源接口，用于接入外部电源对所述有源光-光转换模块供电。

8.如权利要求7所述的用于激光在线气体分析仪的信号传输装置，其特征在于，所述有源光-光转换模块接收的激光波长为从可见光到近红外光的波长范围内的连续波长，输出的激光波长为紫外光、可见光、近红外光波长范围内的任一波长。

9.如权利要求7所述的用于激光在线气体分析仪的信号传输装置，其特征在于，所述复合线缆还包括电缆，所述电缆连接所述电源接口和所述外部电源以对所述有源光-光转换模块供电。

10.如权利要求6所述的用于激光在线气体分析仪的信号传输装置，其特征在于，所述有源光-光转换模块的供电电流小于100mA。

11.如权利要求6所述的用于激光在线气体分析仪的信号传输装置，其特征在于，所述输入光纤和输出光纤为单模光纤。