[发明专利]一种用于激光气体分析仪的波长漂移补偿方法无效

专利信息
申请号: 201110109540.X 申请日: 2011-04-29
公开(公告)号: CN102252982A 公开(公告)日: 2011-11-23
发明(设计)人: 阎杰 申请(专利权)人: 安徽皖仪科技股份有限公司
主分类号: G01N21/31 分类号: G01N21/31;G01N21/01
代理公司: 安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112 代理人: 方峥
地址: 230088 安徽省合肥市*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 激光 气体 分析 波长 漂移 补偿 方法
【说明书】:

背景技术

发明涉及激光气体分析仪领域,具体为一种用于激光气体分析仪的波长漂移补偿方法。

背景技术

半导体(DFB)激光气体分析仪是一种“实时”、“在线”的气体监测装置,常用于石化、钢铁、水泥、环保、工业在线监控等领域。激光气体分析仪是一种高灵敏度的气体分析手段,其原理是特定波长的激光通过气体后,因受气体特定吸收峰的吸收,产生光强的衰减。光强的衰减可用Beer-Lambert定律准确描述:

其中分别是激光通过气体后,通过气体前的光强,v是激光的频率,P,X和L分别是气体的压力、浓度和光程。线强S(T)是温度T的函数,线性函数表示吸收谱线的形状。由Beer-Lambert定律可知,光强的衰减和被测气体的浓度成正比,从而可以通过测量激光通过气体后的衰减获得被测气体的浓度。同时,由于DFB激光器的发射峰很窄(小于15MHz),工作时可以选择单根气体吸收谱线进行测量,不受其他气体的干扰,具有很高的测量灵敏度。

半导体激光气体分析仪常用于工业现场“在线”监测,校准比较麻烦,一般半年拆卸一次进行校准。但是,长时间“在线“不间断的工作,会使半导体激光器老化,激光器中心波长和输出功率强度会随时间发生改变。对于半导体激光气体分析仪来说,激光光强的变化对半导体激光气体分析仪的测量结果影响不大,光强只要达到5%就能正确的测量出所要监测的气体。但是,激光器中心波长的变化会使测量得到的吸收峰位置发生改变,从而引起后续数据处理过程的误差。如果激光器中心波长偏移量过大,吸收峰位置远离系统设定吸收峰监测位置,更是会使测量结果出现错误。

激光具有很强的相干性,光路中各表面的反射光会形成干涉,干涉条纹叠加在测量信号上会改变吸收峰的形状,从而影响吸收峰位置的判断。另外在工业现场,仪器的振动会引起仪器各部件的相对微移,干涉条纹位置不稳定。这时,如果只是测量吸收峰的峰值位置来确定激光器中心波长就会不够准确,可能会因为干涉条纹的干扰而发生偏差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于激光气体分析仪的波长漂移补偿方法,能够对激光气体分析仪中DFB激光器中心波长偏移进行补偿,以解决现有技术中激光气体分析仪长时间工作存在的DFB激光器中心波长偏移的问题。

为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:

一种用于激光气体分析仪的波长漂移补偿方法,所述激光气体分析仪采用DFB激光器,其特征在于:利用光电探测器接收所述激光气体分析仪中DFB激光器的信号光获得测量信号,利用激光气体分析仪中的数据采集系统采集测量信号,再利用激光气体分析仪中的数据处理系统对所述数据采集系统采集到的测量信号进行处理;所述数据处理系统选取测量信号中吸收主峰的峰值点、吸收主峰两边旁峰的峰值点、吸收主峰和旁峰之间的零点共五个点作为特征点,并求取五个特征点偏移量的平均值,所述平均值即为DFB激光器中心波长的偏移量,所述数据处理系统对计算得到的DFB激光器中心波长的偏移量再次处理后得到相应的DFB激光器的温度控制电流值,并将所述DFB激光器的温度控制电流值输送至激光气体分析仪中DFB激光器温度控制模块;所述DFB激光器温度控制模块根据所述DFB激光器的温度控制电流值输出相应大小的电流,进而改变的DFB激光器温度,以补偿DFB激光器中心波长的偏移。

待测气体的压力、温度的改变会改变吸收峰的宽度。为了补偿因待测气体压力、温度的改变而引起的吸收峰宽度的改变,本发明根据测量信号计算得到吸收主峰及旁峰,并将其变化量补偿到五个特征点,补偿吸收峰宽度变化对系统激光器中心波长测量带来的影响。

本发明采用测量多特征点同时监测,对各特征点出现的偏差求平均的方式来测定DFB激光器中心波长的偏移量。

本发明中,五个特征点的监控可以得到激光器中心波长的偏移量,偏移量通过数据处理后得到DFB激光器的温度控制电流,通过改变DFB激光器的温度,实现激光器中心波长漂移的补偿。

附图说明

图1为激光气体分析仪的整体结构。

图2为吸收峰的二次谐波信号及五个特征点基准线的获得曲线图。

图3为DFB激光器中心波长出现漂移时的偏差量曲线示意图。

图4为DFB激光器中心波长漂移补偿的流程图。

具体实施方式

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