[发明专利]直接测量气体吸收谱形的平衡检测电路及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体测量方法，特别是涉及一种直接测量气体吸收谱形的平衡检测电路及检测方法。

背景技术

在大气监测以及各种工业过程监控中，利用不同气体的特征吸收波长各异的特点，可调谐激光吸收光谱方法越来越被重视。这种利用气体特征吸收线的激光检测法有灵敏度高、选择性强、免维护以及使用寿命长等一系列优点，是最近十多年来发展迅速的一项新兴的气体检测技术。其良好的技术发展前景日益受到国内外相关领域的研究者和使用者的广泛重视。利用气体的特征吸收线进行稳频的激光器可以作为标准波长激光器。

采用可调谐激光吸收光谱技术研究气体吸收时，现在大多采用体积小、控制方便、价格便宜的半导体激光器。调谐半导体激光器时，在激光器波长被调谐的同时，半导体激光器的输出强度一样被调制。这种被调制的强度被称为残余幅度噪声(RAM)，在谐波检测方法中，残余幅度噪声作为主要背景信号噪声严重限制了测量精度。而且半导体激光器本身的功率-电流输出特性往往会出现扭折，即非线性，这种非线性同样会成为检测的一种噪声。在现在通用的方法中，大都是在数据采集电路将数据采集后，利用单片机或计算机进行数据处理的办法来消除这些噪声的影响。

发明内容

本发明的检测方法在数据被采集前直接将这些噪声在电路上消除掉，使得后续数据采集电路采集到的信号直接和气体吸收谱形成比例。

所述技术方案如下：

本发明的一种直接测量气体吸收谱形的检测方法，所述方法包括下列步骤：

步骤A：由同一激光分出两束光并经两个不同光路，其中一路经过待测气体吸收后由光探测器进行检测，另一路不经过任何气体进行吸收或经过已知气体吸收后由另一光探测器进行检测；

步骤B：将两个光探测器输出的电流信号分别进行放大处理；

步骤C：对经过放大处理后的输出结果进行除法运算，其线性输出直接反映待测气体的吸收强度谱形。

本发明的直接测量气体吸收谱形的检测方法，所述步骤C具体为，将经过放大处理的两个输出结果输入除法器中进行相除运算。

本发明的直接测量气体吸收谱形的检测方法，所述步骤C还包括，对除法运算的结果进行对数运算，其运算结果直接反映待测气体的吸收系数谱形。

本发明的直接测量气体吸收谱形的检测方法，在所述步骤B中，还包括通过调节两个光探测器输出的电流信号放大系数来调整输出信号。

本发明还提供了一种直接测量气体吸收谱形的平衡检测电路，所述平衡检测电路包括第一放大电路和第二放大电路，两个放大电路分别与除法器相连接，在除法器的输出端连接有对数器；所述第一放大电路的输入端与第一光探测器相连接，所述第二放大电路的输入端与第二光探测器相连接。

本发明的直接测量气体吸收谱形的平衡检测电路中，所述第一光探测器与所述第二光探测器是同类探测器，其响应波长由待测气体决定。

本发明的直接测量气体吸收谱形的平衡检测电路中，所述第一放大电路和第二放大电路可以分别对第一光探测器和所述第二光探测器输入的电信号提供不同的放大系数。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明的检测方法在数据被采集前直接将这些噪声在电路上消除掉，使得后续数据采集电路采集到的信号直接和气体吸收谱形成比例。简化了数据处理的过程，提高了检测精度。

附图说明

图1是本发明提供的一种直接测量气体吸收谱形的检测方法的流程图；

图2是本发明提供的一种直接测量气体吸收谱形的平衡检测电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的目的为了消除在用可调谐半导体激光吸收光谱方法检测气体浓度时，由半导体激光器的电流调制或其功率-电流输出非线性造成的残余幅度噪声。

为此，本发明直接测量气体吸收谱形的方法提出了一种平衡检测电路，利用该电路将由同一激光分出两束激光信号，其中一路经过气体吸收的激光信号和另一路激光器直接输出的信号分别进行放大后，将二者比较相除，其除法器得到的信号是和气体吸收谱形直接相关的信号，此时由于半导体激光器本身强度变化产生的噪声分量将被很大程度上被抵消。如果将除法器的信号进一步经过对数器，则最终的对数输出结果将是和吸收强度、气体浓度、吸收长度成比例的信号。

利用本发明的直接测量气体吸收谱形的方法进行测量的基本步骤如下：