[发明专利]一种激光气云成像系统

说明书

本发明公开了一种激光气云成像系统，所述激光气云成像系统包括：激光气体遥测装置，用于发射激光和接收反射回的激光信号；扫描镜，用于对激光气体遥测装置发射的激光进行快速指向调整；驱动装置，用于对扫描镜进行驱动，使扫描镜转动；控制处理电路，用于对激光气体遥测装置和驱动装置进行协调控制，以及对反射回的激光信号进行信号处理实现气云成像。在常规遥测式TDLAS的光学前端增加了一个高速扫描镜，通过高速扫描镜的高速扫描，可以利用激光光谱技术(TDLAS)达到气云成像的效果。兼顾了TDLAS系统对微量气体泄漏的灵敏度，同时还能对气云的形状进行成像，实现气云飘散方向的预测。拓展了TDLAS系统的应用场景，为气体泄漏检测提供更好的手段。

技术领域

本发明涉及可调谐激光光谱技术，尤其涉及一种激光气云成像系统。

背景技术

可调谐激光光谱技术(TDLAS)是应用于工业、矿业等行业对于气体检测的技术，能够远程对气体进行高精度的检测。

1)激光与气体之间不发生接触式化学反应，不会影响待测气体的组分和形态；2)实现远程遥测，对危险气体可进行远程测量，传感器传输距离可达几公里，保证测试人员安全；3)通过气体对特定激光的共振吸收进行浓度检测，测量精度极高，测量下限可达ppm量级；4)本质安全，传感端不易受到电磁辐射的干扰、不产生火花；5)每种气体的监测对应特定激光波长，不存在交叉干扰，易于检测混合气体中的特定成分；6)气体检测响应速度极快，相比于其它方法监测，响应时间大大缩短，可以达到毫秒量级。目前的TDLAS装置为了实现多角度的气体探测，通常的做法是将TDLAS装置安装在一个可360°旋转的云台上，通过云台的转动实现多角度的气体扫描探测。由于云台的转动速度较慢，而泄漏的气体飘散较快，所以云台扫描的方式，只能对特定的几个预置点的气体浓度信息进行探测，无法进行气云成像。

发明内容

鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种激光气云成像系统，增加了一个高速扫描镜，通过高速扫描镜的高速扫描，可以利用激光光谱技术(TDLAS)达到气云成像的效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种激光气云成像系统，所述激光气云成像系统包括：

激光气体遥测装置，用于发射激光和接收反射回的激光信号；

扫描镜，用于对激光气体遥测装置发射的激光进行快速指向调整；

驱动装置，用于对扫描镜进行驱动，使扫描镜转动；

控制处理电路，用于对激光气体遥测装置和驱动装置进行协调控制，以及对反射回的激光信号进行信号处理实现气云成像。

依照本发明的一个方面，所述激光气体遥测装置包括激光器、激光驱动电路、控制电路、信号处理电路和探测器，所述激光驱动电路与激光器相连，所述信号处理电路与探测器相连，所述控制电路分别与激光驱动电路以及信号处理电路相连。

依照本发明的一个方面，所述激光器包括可发出指示激光的指示激光器和可发出可调谐激光的可调谐激光器，所述探测器可接收反射回的激光信号。

依照本发明的一个方面，所述信号处理电路对反射回的激光信号进行初步处理后将其经控制电路发送至控制处理电路。

依照本发明的一个方面，所述激光气体遥测装置还包括镜头。

依照本发明的一个方面，所述驱动装置包括电机和电机驱动，所述电机与扫描镜相连，所述电机驱动分别与控制电路和电机相连，用于驱动电机工作。

依照本发明的一个方面，所述控制处理电路根据激光扫描的方位信息，将空间各点的气体浓度信息拼接成一幅气云轮廓图像。再将气云轮廓图叠加到可见光图像上，实现气云成像。

依照本发明的一个方面，所述控制处理电路将气云成像上传至数据中心。