[发明专利]基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测方法及系统，所述方法包括以下步骤：在进行激光红外气体浓度检测时，微处理器读取半导体激光器外的实时环境温度信号T，根据所述实时环境温度信号T确定吸收线调整策略：在所述实时环境温度信号T＜切换温度阈值T₁时，执行第1种吸收线策略；在切换温度阈值T₁≤所述实时环境温度信号T≤切换温度阈值T₂时，执行第2种吸收线策略；以此类推，在切换温度阈值T_N‑2≤所述实时环境温度信号T≤切换温度阈值T_N‑1时，执行第N‑1种吸收线策略；在所述实时环境温度信号T＞切换温度阈值T_N‑1时，执行第N种吸收线策略。本发明能够在恶劣环境中快速且准确检测待测气体是否泄露。

技术领域

本发明涉及激光红外气体探测器技术领域，具体的说，涉及了一种基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测方法及系统。

背景技术

常见的可燃气体泄漏检测方法包括电化学法、催化燃烧法、固体电解质法、红外光谱吸收法等。其中，红外光谱被称为化合物的“指纹”，具有分析速度快、成本低、不消耗试样和易于在线测量等优点，红外光谱吸收法的基本理论依据是朗伯比尔定律，该方法利用特定气体分子的特征光谱进行检测，分辨率高，而且对不同气体分子的选择性也比较好。

需要说明的是，在激光红外气体探测器技术领域，每种气体分子都有固定的吸收光谱，只有半导体激光器输出的中心波长被调谐在被测气体的吸收峰时，半导体激光器发出的光通过被测气体才会被吸收，通过分析光强的变化就能够反演计算出被测气体的浓度。

被测气体包括甲烷、乙烯、丙烷、异丁烷、一氯甲烷等多种气体；其中，以甲烷为主的烃类混合物是天然气的主要组成部分。我国天然气储量丰富，分布地理环境复杂，随着西气东输、忠武线及涩宁兰等输气管道的完善，以及天然气的推广和普及，管道运行时间也随之延长，但由于管道本身老化、土壤腐蚀、地层应力、施工破坏等原因，天然气管道泄漏事件也日趋增多。天然气管道一旦泄漏，一方面会严重影响城市基础能源的安全平稳供给，而且泄漏到大气环境中的天然气危及生态安全，另一方面由于易燃易爆特性，天然气泄漏可能引起燃烧、爆炸，严重威胁百姓人身安全、造成巨大财产损失。

由于天然气管道的气体泄漏区域位于工业现场的危险环境下，检测人员不方便近距离直接接触，因此，将红外吸收光谱气体传感技术与激光遥测技术相结合进行检测十分有必要。目前，现有的激光气体监测设备均采用固定吸收线方式，使用温度范围一般为-20℃—50℃；然而，西气东输、忠武线及涩宁兰等输气管道极有可能处于极热或极寒等恶劣环境中，因此，急需能够在恶劣环境中快速且准确检测天然气是否泄露的系统。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测方法及系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明第一方面提供一种基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测方法，所述方法包括以下步骤：

在出厂之前，根据待测气体类型和激光器类型进行N条目标吸收线下的浓度标定，设定N条目标吸收线对应的N-1个切换温度阈值；

在进行激光红外气体浓度检测时，微处理器读取半导体激光器外的实时环境温度信号T，根据所述实时环境温度信号T确定吸收线调整策略：在所述实时环境温度信号T＜切换温度阈值T₁时，执行第1种吸收线策略；在切换温度阈值T₁≤所述实时环境温度信号T≤切换温度阈值T₂时，执行第2种吸收线策略；以此类推，在切换温度阈值T_N-2≤所述实时环境温度信号T≤切换温度阈值T_N-1时，执行第N-1种吸收线策略；在所述实时环境温度信号T＞切换温度阈值T_N-1时，执行第N种吸收线策略；