[发明专利]一种激光器温度控制系统的软启动方法

说明书

本发明属于激光气体检测领域，涉及一种激光器温度控制系统的软启动方法，通过本方法计算得到激光器温度控制系统的延迟启动时间，以降低激光气体检测装置上电瞬态大电流，减小激光器温度控制电路常规启动电流和启动功耗，保证整机工作稳定性，增加整机传输距离，从而解决当环境温度差异过大造成激光气体检测装置测量偏差过大、测量失效以及无法正常启动的问题。

技术领域

本发明属于激光气体检测领域，涉及一种激光器温度控制系统的软启动方法。

背景技术

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是一种将激光应用于吸收光谱测量技术的光学和光谱学测量方法。TDLAS利用半导体激光窄线宽和快速调谐的特性，通过检测吸收分子的一条孤立的振转吸收线，可以实现对气体的快速检测。激光气体检测装置是基于TDLAS原理，通过单片机控制电路对激光器进行电流调制，使激光器发出特定波长的激光穿过气体监测区域后，到达反射面并被反射回光探测器，若激光穿过的气体区域中存在被检测的特征气体，激光将与被该气体吸收，特征气体浓度越高，吸收量越大，光探测器将监测到激光强度的变化并反馈至单片机控制电路进行处理，最终由信号输出电路将浓度结果显示出来。

目前采用可调谐半导体激光吸收光谱原理的(TDLAS)检测装置，主要安装在工况条件恶劣的环境中长期工作，检测装置容易受到环境异常高温、低温及高湿度等因素影响，导致激光器与散热结构耦合效率衰减、激光器温度控制系统效率下降等现象。当环境温度差异过大时，由于上述问题导致激光器温控系统在上电时，启动电流过大产生温控电路震荡，致使检测装置测量偏差过大、测量失效，或者因本安电源限流，检测装置无法正常启动。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光器温度控制系统的软启动方法，以降低激光气体检测装置在上电阶段出现的温控电路瞬态大电流，同时减小激光器温度控制电路常规启动电流和启动功耗，保证整机工作稳定性，增加整机传输距离，满足工矿企业的长期安全生产需求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

激光器温度控制系统包括微控制器、环境温度检测电路、激光器电流扫描电路、激光器温度负反馈控制系统，所述激光器温度负反馈控制系统包括数模转换模块、DFB激光器、PID控制单元、TEC控制器；包括以下步骤：

S1：根据DFB激光器的热沉特性，调节PID控制单元参数，使激光器温度负反馈控制系统的响应时间t_rise≤10s，系统的稳定建立时间t_setting≤150s；

S2：微控制器禁止TEC控制器上电工作，读取环境温度检测电路测量的环境温度为T_E；

S3：根据DFB激光器中心吸收峰对应的工作温度值，MCU设定激光器的目标温度T_S；

S4：计算目标温度T_S与环境温度T_E的温差，判断温差是否大于等于预设温差阈值；

S5：设定调节激光器温度的正向迭代总步长为N_H，负向迭代总步长为N_C，n＝1，迭代间隔时间周期τ＝t_rise，t_rise为激光器温度负反馈控制系统的冲激响应时间；

当温差大于等于预设温差阈值，在微控制器MCU启动集成TEC控制器时，立即启动注入激光器扫描电流I_L，协同集成TEC控制器给DFB激光器加热，然后计算调节激光器温度值f(n)；

当温差小于等于预设温差阈值，则在激光器完成温度迭代调节软启动前，激光器停止注入扫描电流I_L，以减小激光器温控系统的启动电流，先计算调节激光器温度值f(n)；