[发明专利]温度自动补偿的气体浓度测量装置、方法以及微处理器

说明书

本发明公开了一种温度自动补偿的气体浓度测量装置、方法以及微处理器，装置包括：封装被测气体的气室；温度探头，设置在气室中，用于测量被测气体的实际温度，得到实际测量温度；激光发射组件，用于向气室发射激光信号；反射镜组件，设置在气室中，用于反射激光信号得到回波信号；探测器，用于将回波信号转换成电信号；微控制器，用于控制激光发射组件发射的激光信号波长覆盖被测气体的两个吸收峰值波长，并根据电信号计算得到被测气体的真实温度，以及通过实际测量温度修正真实温度，并根据最终的真实温度补偿得到被测气体的浓度。该装置克服了气体流动造成的测温不准的问题，提高了气体浓度测量的准确性，且结构简单易实现。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种温度自动补偿的气体浓度测量装置、方法以及微处理器。

背景技术

TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可调谐二极管激光吸收光谱）技术测量气体浓度是基于二极管激光器的窄线宽和波长快速调谐特性，通过扫描被测气体的特征谱线，测得经气体吸收前后的光强度变化，计算得到被测气体的浓度。由于环境温度的变化，气体的吸收谱线强度会发生改变，导致测得的气体浓度值出现偏差，为提高测量可靠性，需要对测量的气体浓度进行温度补偿。

相关技术中，提出采用在检测气室中安装温度传感器的方法来检测气体温度，但气室中的气体常处于流动状态，所测温度与真实气体温度有较大差异。还提出通过增加一个封装有已知浓度气体的标准探头，且将其置于与被测气体温度相同的环境中，测量时由标准探头中的气体吸收计算得到吸收线强，通过标准探头的数据对被测气体的浓度进行温度补偿。但是由于该方法需要加装标准探头，使得装置光路结构复杂、体积较大同时成本较高，不适合于体积较小且成本要求较高的激光气体测量场景。

发明内容

本发明公开了一种温度自动补偿的气体浓度测量装置、方法以及微处理器，以克服气体流动造成的测温不准的问题，且结构简单、计算复杂度低。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种温度自动补偿的气体浓度测量装置，所述装置包括：气室，所述气室内封装有被测气体；温度探头，设置在所述气室中，用于测量所述被测气体的实际测量温度；激光发射组件，用于向所述气室发射激光信号；反射镜组件，设置在所述气室中，用于对所述激光信号进行反射得到回波信号；探测器，用于将所述回波信号转换成电信号；微控制器，与所述激光发射组件、所述温度探头和所述探测器连接，用于控制所述激光发射组件发射的激光信号波长覆盖所述被测气体的两个吸收峰值波长，并根据所述电信号得到相应的吸收曲线，计算所述吸收曲线上两个吸收峰的积分面积，根据所述两个吸收峰的积分面积计算所述被测气体的真实温度，以及通过所述实际测量温度修正所述真实温度，并根据最终的真实温度补偿得到所述被测气体的浓度。

在本发明的一些实施例中，所述激光发射组件包括：驱动器，与所述微控制器连接，用于在所述微控制器的控制下输出驱动电流和驱动温度；激光器，与所述驱动器连接，用于在所述驱动电流和所述驱动温度的作用下，发射所述激光信号。

在本发明的一些实施例中，所述反射镜组件包括：第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直对射放置，所述第一反射镜与所述激光信号成45°角，所述第二反射镜输出的所述回波信号照射至所述探测器表面。

在本发明的一些实施例中，所述装置还包括：放大器，连接在所述微控制器与所述探测器之间，用于对所述电信号进行放大处理。

在本发明的一些实施例中，所述微控制器具体用于通过下式计算所述被测气体的真实温度：，其中，T为所述真实温度，a、b为预设常数，A1、A2为所述两个吸收峰的积分面积。