[发明专利]一种便携式中红外激光非合作目标气体遥测方法

说明书

本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种便携式中红外激光非合作目标气体遥测方法，具体步骤如下，步骤1：遥测目标气体的距离；步骤2：设置激光波长；步骤3：控制中红外激光器；步骤4：激光对目标气体进行检测；步骤5：接收目标气体的检测信号；步骤6：对检测信号进行解调；步骤7：计算气体流场组份信息；步骤8：显示气体组分信息。本发明采用可调谐二极管激光吸收光谱技术中的波长调制光谱检测方法,具有精度高、分辨率高、灵敏度高、响应速度快、抗干扰性强、稳定性强等特点，适用于现场复杂检测环境的痕量气体检测，同时采用先进的信号处理技术，抑制光学条纹和降低噪声，降低气体的检测限。

技术领域

本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种便携式中红外激光非合作目标气体遥测方法。

背景技术

现代工业生产中往往需要开采、制造、运输、储存和使用各种易燃、易爆、有毒的气体。因此对危险气体浓度的高灵敏度、远距离检测是一种备受追捧的能力。目前，现有的气体检测方法可大致分为3类，(1)传统的气相色谱(GC)、质谱仪(MS)或色质联用(GC-MS)；(2)电子鼻，金属氧化物气敏传感器等；(3)光学方法。GC-MS方法能实现高灵敏的分析和测量，但是属于实验室分析方法，仪器设备庞大，使用条件苛刻，并且需要采样和预处理，费时费力。电子鼻式的气敏传感器价格便宜，应用于石油化工领域的气体检测多采用此类手持式或固定式的直接接触型气敏传感器。该类气体分析仪由于通用性比较差，可靠性、灵敏度较低等缺点,难以实现微量气体的检测。另外，在油库伴生气的强大背景气体干扰下，此类传感器并且容易中毒和失效，满足不了油库检测的高灵敏和高选择性的遥测需求。光学方法尤其是激光检测方法是近年来兴起的一种先进的现代检测方法。其中，可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)，简称TDLAS技术，具有精度高.分辨率高、响应速度快、抗干扰性强等特点,所以将TDLAS术应用油库多气体的检测，不仅满足了油库现场复杂检测环境的要求，而且克服了传统检测方法检测时无法剔除背景干扰的向题。国内外目前的研究和产品多应用在背景气体成分干扰很弱的情况下,因此不适用于油库伴生气(背景气体甲烷浓度很高)中的微量气体的检测。目前，国内外没有针对室内外管道气体泄漏的便携式中红外的激光检测仪。

发明内容

为实现对室内外管道泄漏气体浓度的检测，本发明提供一种便携式中红外激光非合作目标气体遥测方法，本发明采用TDLAS技术中的波长调制光谱(WMS)检测方法,利用中红外带间级联激光器(ICL)激光器作为光源，适用于油库伴生气体(背景气体甲烷浓度很高)中的痕量气体的遥测。

一种便携式中红外激光非合作目标气体遥测方法，具体步骤如下，

步骤1：测距指示激光指示目标气体方向，并遥测目标气体的距离，以确定激光强度；

步骤2：设置一定频率的锯齿波信号和正弦波叠加，使激光波长扫过气体流场目标气体谱线；

步骤3：在温控驱动模块的作用下给出调节温度、电流，使中红外激光器的输出波长靠近目标气体谱线；

步骤4：中红外激光器发射激光，由准直器进行准直发射，经反射三棱镜反射通过目标气体射到障碍物上发生漫反射形成返回信号光；

步骤5：返回信号光经过氟化钙平凸透镜汇聚到光电探测器上，检测到吸收信号，并由光信号转换成电信号；

步骤6：光电探测器探测到吸收信号的电信号经过锁相放大器倍频解调得到的一次谐波，二次谐波的解调信号；

步骤7：利用计算机程序对解调信号进行处理，得到与气体浓度的关系，进而求出目标气体流场组份浓度、温度、压强等信息；

步骤8：将目标气体的浓度，温度等必要信息通过显示屏显示。

进一步地，在步骤2中温控驱动模块采用激光温度和电流控制器。