[发明专利]基于TDLAS技术的氨气检测仿真系统及其仿真分析方法在审

专利信息
申请号: 201510007975.1 申请日: 2015-01-08
公开(公告)号: CN104897609A 公开(公告)日: 2015-09-09
发明(设计)人: 赵学玒;汪曣;杜康;蒋学慧;孙传强;孙运;郭媛;赵迎 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: G01N21/39 分类号: G01N21/39
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 李素兰
地址: 300072*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 基于 tdlas 技术 氨气 检测 仿真 系统 及其 分析 方法
【权利要求书】:

1.一种基于TDLAS技术的氨气检测仿真系统,其特征在于,该系统包括利用计算机仿真软件工具Simulink仿真出的光源模块、气室模块以及信号检测模块;其中:

所述光源模块,用于将调制电流注入到激光器中进行波长调制,由激光器输出一定频率及强度的激光;

所述气室模块,用于实现待测气体在特定中心波长处,按照特定谱线吸收线型对激光进行吸收,主要在于谱线线型的确定,完成模拟激光在气室中的吸收;

所述信号检测模块,用于探测二次谐波信号,封装后的仿真模块如图6所示,洛伦兹和高斯线型下的二次谐波信号的仿真结果。

2.利用如权利要求1所述的基于TDLAS技术的氨气检测仿真系统实现的仿真分析方法,考虑光强调制下的二次谐振信号进行仿真分析,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤1、仿真分析光强调制的线性部分对二次谐波的影响,给定非线性部分参数,通常非线性部分较小,设置非线性部分参数如下:φ2=100°,k2=0.05,模拟结果通过Simulink的存储模块“To Workspaces”导出到Matlab里进行分析显示,其中横坐标为归一化频率失谐量x=(vc-v0)/Δv;

随着相移角φ1对90°的接近,峰高比接近1,对称性逐渐变好;

固定线性相移φ1,改变线性系数k1。当线性相移φ1=90°时,由公式(2-47)和(2-51)可知分析信号和探测信号相同,线性部分为0,k1对信号无影响;

当线性相移φ1≠90°时,改变线性系数k1,二次谐波的分析信号和探测信号两者的基线随k1基本保持不变,探测信号依旧存在基线偏移;两者峰高比随k1变化相同,均随着k1的增大而线性减小,对称性变差,即k1影响线型的不对称程度。

步骤2、仿真分析光强调制的非线性部分对二次谐波的影响;给定线性部分参数,设置线性部分相移为180°进行建模分析。设置参数如下:φ1=180°,k1=0.1。

非线性相移φ2的影响:固定非线性系数令k2=0.05,分析信号基本不随φ2而变化,探测信号的基线随φ2的增大而减小;峰高比基本保持不变,相移φ2对探测信号峰高比没影响;当φ2=90°时基线水平为0,基线水平随着φ2不断变化,带来一定程度的背景偏移信号;

非线性系数k2的影响:固定非线性相移,令φ2=100°,分析信号幅值基本不随k2而变化,探测信号的基线随k2的增大而减小,峰高比基本保持不变,k2使得基线偏移情况加重。

调制度对二次谐波的影响:改变调制度m,探测信号峰高比及基线水平变化结果;分析信号和探测信号峰高比变化相同,均随着m的增大而减小,基线随着m的增大逐渐向下移动,m影响信号基线水平即背景信号的大小。

设置锯齿波扫描信号为5Hz,正弦调制信号为15kHz,调节扫描幅度100mV到500mV,得到二次谐波信号。

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  • 2019-05-30 - 2019-08-23 - G01N21/39
  • 本发明公开了一种痕量气体及其同位素实时在线检测装置,其特征在于:包括光路测量部分、气路部分、控制及信号处理部分,其中光路测量部分包括激光器、分束器、第一准直光纤头、第二准直光纤头、光气体吸收池、第一光电探测器、第二光电探测器;气路部分包括进气气路和出气气路;控制及信号处理部分包括上位机、锁相放大器、差分放大器、前置放大器、激光波长锁定模块、信号发生器、电流控制器、温度控制器。本发明可实现对痕量气体及其同位素的实时在线检测,能够实现激光器稳定输出,并减少外部环境对激光器的干扰。
  • 一种水中污染物浓度的测量装置及测量方法-201611224808.3
  • 闫培光;陈浩;邢凤飞;张敏 - 深圳大学
  • 2016-12-27 - 2019-08-23 - G01N21/39
  • 本发明提供了一种水中污染物浓度的测量装置及测量方法。被动调Q光纤激光器发出调Q脉冲激光信号经由倏逝场光纤传输后,输出倏逝波至待检测水样中,基于待检测水样中污染物对倏逝波的吸收作用而造成的倏逝波的变化,及倏逝波的变化而引起的被动调Q光纤激光器的输出重复频率的变化,将被动调Q光纤激光器的输出重复频率结果输出,测量方法简单,且基于该测量方法的测量装置的结构简单,造价成本低廉。
  • 复杂环境中弱吸收气体的检测装置及方法-201510275612.6
  • 孙恺;王瑞;李一帆;向少卿 - 上海禾赛光电科技有限公司
  • 2015-05-26 - 2019-08-20 - G01N21/39
  • 本发明提供了一种复杂环境中弱吸收气体的检测装置,所述检测装置包括:第一光源发出的第一测量光的波长覆盖弱吸收气体的吸收谱线;第二光源发出的第二测量光的波长覆盖复杂环境中强干扰气体的吸收谱线;在第一测量光的弱吸收气体的吸收区域内,强干扰气体的吸收大于弱吸收气体的吸收的10倍;第一探测器用于将穿过复杂环境的第一测量光转换为第一电信号,并传送到分析模块;第二探测器用于将穿过复杂环境的第二测量光转换为第二电信号,并传送到所述分析模块;分析模块根据吸收光谱技术处理接收到的第二电信号,从而获得强干扰气体的含量,并根据差分吸收光谱技术、强干扰气体的含量获知弱吸收气体的类别及含量。本发明具有精度高、结构简单、低成本等优点。
  • 一种激光衰荡检测方法-201710494574.2
  • 余锦;貊泽强;王金舵;何建国 - 中国科学院光电研究院
  • 2017-06-26 - 2019-08-20 - G01N21/39
  • 本申请公开了一种激光衰荡检测方法,包括:调节激光器输出的激光波长,使所述输出的激光波长避开待测气体吸收峰对应的中心波长;根据所述输出的激光波长,设定与所述输出的激光波长对应的吸收截面参数,使吸收截面减小进而扩展待测气体浓度的检测量程;或者,根据不同浓度待测气体的衰荡时间相应的提高采样速率,进而扩展待测气体浓度的检测量程。本申请所述的激光衰荡检测方法克服了现有技术中的检测量程受限制的缺陷,扩展了激光衰荡检测的检测量程,实现了对高浓度气体的准确检测。
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