[发明专利]一种激光气体浓度成像监测装置和方法

说明书

本发明提供了一种激光气体浓度成像监测装置和方法，该包括激光发射单元、光学传递模组、光学模组控制单元、测气光路、光电信号转换单元和处理器单元。通过光学模组控制单元可以对光学传递模组的光线折转方向进行控制，而后通过光接收模组对待测气体反射后的信号进行聚焦，聚焦的激光反射信号依次经过第一光电传感器、光电信号转换单元处理后生成数字信号，处理器单元根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。上述方案能够实现对待测气体的多维度扫描，基于气体浓度图像可以快速定位出气体泄漏点所在，在气体监测领域具有广阔的发展前景。

技术领域

本发明涉及气体检测器领域，尤其涉及一种激光气体浓度成像监测装置和方法。

背景技术

近年来，在气体检测领域TDLAS技术得到了广泛应用，该技术具有分辨率高、选择性强、响应速度快、寿命长等特点。很多易燃易爆有毒气体潜在危害极大，如果这些危险气体一旦发生泄露却没有被及时发现将对能源开采运输、化工企业生产和大气环境等造成威胁。因此，提供一种气体浓度的检测装置，能够及时准确地确定目标区域各个位置的气体浓度，对于气体泄漏点的快速发现是十分有必要的。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中的缺陷，提出了一种激光气体浓度成像监测装置和方法，该装置能够针对目标区域的气体浓度完成快速扫描成像，具有检测精度高、响应速度快和使用安全性强等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下具体技术方案：

在第一方面，本发明提供了一种激光气体浓度成像监测装置，包括激光发射单元、光学传递模组、光学模组控制单元、测气光路、光电信号转换单元和处理器单元；

激光发射单元用于发出激光；

光学传递模组用于将所述激光发射单元发出的激光折转至目标区域；所述目标区域内包含有待测气体；

光学模组控制单元用于对所述光线传递模组的折转方向进行控制；

测气光路沿光路方向上依次设置有光接收模组和第一光电探测器，所述光接收模组用于对激光经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号进行聚焦；所述第一光电探测器用于接收聚焦后的激光反射信号并将其转换为电信号；

光电信号转换单元与所述第一光电探测器电连接，用于对将所述第一光电探测器传递的电信号转换为数字信号；

处理器单元与所述光电信号转换单元电连接，用于接收多组所述光电信号转换单元传递的数字信号，根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。

进一步地，所述装置还包括参比光路和波分复用器；

参比光路沿光路方向上设置有参比气室和第二光电传感器，所述第二光电传感器与所述光电信号转换单元电连接；

波分复用器用于将所述激光发射单元发出的激光分为两路，一路进入所述参比光路，另一路进入所述光学传递模组。

进一步地，所述波分复用器按照1:9的比例将所述激光发射单元发出的激光分为两路，1/10激光信号进入所述参比光路，9/10激光信号进入所述光学传递模组。

进一步地，所述光电信号转换单元包括多路信号选通单元、运算放大单元和模数转换单元；

多路信号选通单元用于对第一光电传感器和第二光电传感器传输的电信号进行选择；

运算放大单元与所述多路信号选通单元电连接，用于对所述多路信号选通单元选定的电信号进行放大；

模数转换单元与所述运算放大单元电连接，用于将经由所述运算放大单元放大后的电信号转换为数字信号后发送给处理器单元。

进一步地，所述装置还包括激光测距单元；

激光测距单元与所述处理器单元电连接，用于发射和接收测距激光，并根据所述测距激光在发射时和接收时的相位变化，计算监测装置与目标面的距离信息；