[发明专利]一种激光光谱气体漏源搜索定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种激光光谱气体漏源搜索定位系统及方法，包括激光驱动器、可调谐二极管激光发生器、气体样品池、激光接收单元、带多路电信号输出的光/电信号转换器、锁相放大器、跟踪定位控制单元、数据处理单元、报警显示单元和调Q电光开关，采用光谱吸收技术，不但可以检测气体浓度，还增加了利用气体浓度梯度实现气体方位跟踪，同时引入了激光调Q技术发射激光脉冲测距，实现定位功能，使用可调谐二极管激光发生器，实现波长调制发射连续激光精确测量气体浓度梯度值用于跟踪气体方位，又可发射脉冲激光测距定，避免了传统的激光发生器发射不同种类激光，需要采用不同激光器造成的高成本、体积大等缺陷。

技术领域

本发明涉及到一种气体漏源搜索定位系统及方法，特别涉及一种激光光谱气体漏源搜索定位系统及方法。

背景技术

石油化工油气站场(或装置)、油气长输管道站场，在生产运行过程中，可能存在可燃气体或有毒气体泄漏的危险，一但泄漏，如不及时发现，采取措施，极易引发火灾、爆炸、中毒等恶性事故，造成人身伤亡和重大经济损失。

石油化工装置目前采用的激光气体探测器(检测仪)，均采用了吸收光谱技术，有采用三角波或锯齿波的直接吸收光谱气体检测技术，或各类波长调制吸收光谱气体检测技术等。一般由激光发射装置、已知样品气体、激光接收装置、激光探测器、分析计算和数据处理单元等组成，这些检测技术虽然避免了点式探测器存在的使用寿命短、灵敏度低、探测范围窄等缺陷，但是，该检测技术只能探测某个区域内气体泄漏浓度，不能识别气体泄漏源位置，不利于早发现安全隐患，及时处理，保证生产安全。

随着安全生产越来越受到生产部门的重视，一种具有使用寿命长、标定周期长、探测范围宽、误报率低，采用激光吸收光谱检测气体浓度技术的开路式气体探测器在大空间区域得到较广泛的应用。

现有的基于光谱吸收技术的激光光谱气体检测仪虽然可以实现对一定范围内自由空间气体泄漏浓度的检测，但对此范围内的气体具体泄漏源方位无法识别，更无法确定气体距离。只能检测气体扩散浓度不能确定泄漏源位置的缺陷，原因是利用激光发射装置发射连续激光检测气体，虽然有些装置采用调谐波长调制技术，经过锁相放大器经过反演计算得到气体浓度，只是提高了抗干扰能力和测量准确度。由于连续激光无法实现距离的测量,所以现有光谱吸收技术不能测量收发装置到目标气体泄漏源的距离，无法实现定位，需要采用专用仪器人工检查才能发现泄漏源位置，不利于尽快发现危险，及时维修、解决安全隐患、恢复生产。尤其人工检查时，存在一定的人身安全隐患。

利用激光吸收光谱技术搜素气体定位技术，是目前防止事故发生、保证安全生产的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光光谱气体漏源搜索定位系统及方法，具有采用光谱吸收技术，可以检测气体浓度，还增加了利用气体浓度梯度实现气体方位跟踪，同时引入了激光调Q技术发射激光脉冲测距，实现定位功能，避免了传统的激光发生器发射不同种类激光，需要采用不同激光器造成的高成本、体积大等缺陷的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光光谱气体漏源搜索定位系统，包括激光驱动器、可调谐二极管激光发生器、气体样品池、激光接收单元、带多路电信号输出的光/电信号转换器、锁相放大器、跟踪定位控制单元、数据处理单元、报警显示单元和调Q电光开关，激光驱动器的激光驱动端面朝向可调谐二极管激光发生器的激光入射端，可调谐二极管激光发生器激光信号发射端面朝向气体样品池激光信号输入端，当发射激光脉冲串条件下，可调谐二极管激光发生器激光信号发射端还朝向光/电信号转换器激光信号输入端；

所述气体样品池激光信号出口朝向激光接收单元的激光信号输入端，激光接收单元的激光信号输出端朝向光/电信号转换器激光信号输入端，光/电信号转换器一路电信号输出端朝向锁相放大器信号输入端，另一路电信号输出端朝向跟踪定位控制单元的跟踪定位控制器、计时计数器、整形放大器输入端，锁相放大器信号输出端和跟踪定位控制单元信号输出端朝向数据处理单元信号输入端；数据处理单元信号输出端朝向报警显示单元的信号输入端。