[发明专利]一种开放空间大气中有害气体浓度的激光检测系统及其方法

摘要

本发明公开了一种开放空间大气中有害气体浓度的激光检测系统及其方法，包括同频双波激光信号发生单元、信号采集处理单元、显示单元、探测光路和参考光路，并通过分布反馈式半导体激光器的中心波长移动的修正、闪烁噪声的修正、完整的非吸收谱信号的拟合、归一化处理、Voigt线型拟合、浓度计算和反演等步骤，从而能够抑制大气消光，激光闪烁，波长漂移等问题，从而实现气体浓度的实时精确检测。

主权项

1.一种开放空间大气中有害气体浓度的激光检测系统，其特征包括：同频双波激光信号发生单元、信号采集处理单元、显示单元、探测光路和参考光路；/n所述同频双波激光信号发生单元所产生的激光分成两路激光，一路激光经所述探测光路变换成电信号并传输至所述信号采集处理单元，另一路激光经所述参考光路变换成另一种电信号传输至所述信号采集处理单元，两种电信号都经过所述信号采集处理单元处理，得到气体浓度C并送至显示单元进行显示；/n所述同频双波激光信号发生单元由信号发生器、激光器控制模块、分布反馈式半导体激光器和激光分束器依次连接组成；/n所述信号发生器在一个扫描周期内产生由锯齿波和三角波组成的同频双波扫描信号，所述锯齿波根据待测气体的吸收特性，使最大吸收位置位于锯齿波的3/4处并记作P波，所述三角波避开待测气体的吸收线且为P波的1/2，并记作Q波；所述同频双波扫描信号叠加至所述激光器控制模块，使得所述分布反馈式半导体激光器交替工作在P波和Q波的两种扫描状态；所述分布反馈式半导体激光器输出的激光经过所述激光分束器分成两路激光；/n所述探测光路由准直透镜、菲涅耳透镜、窗片、角反射镜和第一光电探测器组成；/n一路激光经所述准直透镜并由中心开孔的菲涅耳透镜射出，然后穿越所述窗片并经过一段开放的大气到达所述角反射镜后，再按原方向返回并穿越所述窗片，最终经所述菲涅耳透镜聚焦至所述第一光电探测器并输出电信号；/n所述参考光路由标准气体样品池和第二光电探测器组成；/n另一路激光经所述标准气体样品池后被所述第二光电探测器接收，并输出另一种电信号；/n所述信号采集处理单元由低通滤波放大器、数据采集模块、数据处理模块依次连接组成；/n所述两种电信号经过所述低通滤波放大器进行预处理，得到平衡调整后的两种放大电信号；/n所述数据采集模块分别记录所述两种放大电信号，得到在P波扫描状态下的吸收谱电信号D