[发明专利]激光器低功耗控温方法、气体浓度检测方法及系统

说明书

本发明属于气体浓度检测领域，提供了一种激光器低功耗控温方法、气体浓度检测方法及系统。其中，激光器低功耗控温方法包括产生带有阶梯式启动/关断波形的设定大小脉冲扫描式驱动电流并输入至激光器；获取激光器的热敏电阻所输出的电压值，并转换为激光器的工作温度；根据激光器的当前工作温度与所需温度范围比较，动态调整设定脉冲扫描式驱动电流的占空比，以使得激光器的工作温度保持在所需温度范围内。

技术领域

本发明属于气体浓度检测领域，尤其涉及一种激光器低功耗控温方法、气体浓度检测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

煤矿中甲烷、一氧化碳、乙烯、乙炔等都是无色无味、易燃易爆甚至有毒的危险气体，严重影响煤矿的安全生产。多种气体组分的浓度也是煤矿井下火灾自然的重要指标之一。准确、及时的检测出矿井下所述气体组分的浓度，直接关系到煤矿的安全生产。

在中红外波段内，上述多种气体组分普遍具有光谱吸收线强高、光谱吸收特征谱线彼此无交叉干扰的特点。这些特点使得在中红外波段对上述气体组分进行高精度吸收光谱检测具有显著优势。以量子级联激光器(QCL)为代表的中红外可调谐激光器是当前较为广泛使用的典型气体传感器光源。但是在使用QCL激光器时，由于激光器的驱动电流较大，激光器工作时产生的温度较高，激光器的温度变化会造成激光器输出波长的漂移和发光功率的波动，因此，为保证QCL激光器的性能稳定，减少QCL激光器的温度漂移，当前普遍需要采用一个温控模块来实现对激光器工作温度的稳定控制。但是，由于温控模块的功耗较大，使得整个QCL激光器系统的运行功耗居高不下，从而提高了整个气体传感器的功耗，使这类气体传感器在对于功耗有限制的一些应用场景，如煤矿井下这一特殊场合难以使用，极大限制了这类传感器的应用范围。

综上所述，目前的QCL激光器的功耗大，温度变化大，从而造成激光器输出波长出现漂移和发光功率出现波动，影响激光气体传感器的工作稳定性及检测精度。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明的第一个方面提供一种QCL激光器低功耗控温方法，其不需要使用激光器温控元件来稳定QCL激光器温度，从而降低了传感器功耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种激光器低功耗控温方法，其包括：

产生带有阶梯式启动/关断波形的设定大小脉冲扫描式驱动电流并输入至激光器；

获取激光器的热敏电阻所输出的电压值，并转换为激光器的工作温度；

根据激光器的当前工作温度与所需温度范围比较，动态调整设定脉冲扫描式驱动电流的占空比，以使得激光器的工作温度保持在所需温度范围内。

作为一种实施方式，所述带有阶梯式启动/关断波形的设定大小脉冲扫描式驱动电流由带有软启动/软关断电路的驱动电流模块产生。

其中，通过使用软启动/软关断电路，可以有效的抑制加在激光器上的启动和关断过程中的过冲电流，保护激光器不受过冲电流的冲击。

作为一种实施方式，如果激光器的当前工作温度小于需要的温度范围，则增加设定脉冲扫描式驱动电流的占空比。

作为一种实施方式，如果激光器的当前工作温度大于需要的温度范围，则减小设定脉冲扫描式驱动电流的占空比。

本发明的第二个方面提供一种气体浓度检测方法，其包括：

采用如上述所述的激光器低功耗控温方法，以使得激光器的工作温度保持在所需温度范围；