[发明专利]用于以减小的压力相关性检测气体浓度的方法和设备

权利要求书

1.一种使用可调谐激光源和光检测器来检测目标气体的浓度的方法，所述激光源由dc电流和ac电流驱动并且所述光检测器与包括锁定放大器和具有程序的微处理器的电控制单元耦合，其中ac电流源包括其中调制幅度能够被所述电控制单元调整的函数发生器，所述方法包括：

- 由激光源发射波长调制光，其中，所发射的波长范围覆盖所述目标气体的至少一个吸收线；

- 在光已经经过所述目标气体之后，在气体混合物的各种压力下检测光的信号；以及

- 在波长调制的基本或谐波频率下对检测器信号进行解调，并提取浓度当量信号；

其中，使用调制频率f的测量频率nf，n是正整数，

其特征在于以下附加步骤：

- 根据波长调制幅度，确定所述浓度当量信号的最低压力相关性的点；以及

- 针对为后续的气体浓度测量所选择的压力范围，将波长调制幅度的工作点调整至所确定的最低压力相关性的点，

其中，所述方法还包括在最大灵敏度与最小压力相关性之间改变激光的波长调制幅度，以及

其中，所确定的最低压力相关性的点对应于所述浓度当量信号在允许的压力上具有最小偏差的调制幅度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在第一设备中测量最小压力相关性的点，以及然后在测量一种或多种气体的混合物的其他设备上应用所述最小压力相关性的点。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述最小压力相关性的点是通过基于数据库或文献中的实验数据的模拟而不是直接测量的值来找到的。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于：使用电子控制单元来控制光源并处理光检测器的测量信号，其中，控制单元包括微处理器，所述微处理器用于调整波长调制幅度并用于计算所述目标气体的浓度水平。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：通过单个dc值或者通过算术组合的多个dc值中的两个来归一化经解调的信号，其中，一个或多个dc值能够是锁定操作之前或之后的一个或多个dc值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：通过与控制单元相连接的温度传感器，影响针对最低压力相关性的波长调制幅度的工作点。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将针对不同压力范围的工作点存储在电子控制单元的数据存储器中，并在考虑到所估计或测量的气体浓度的情况下重新调用特定范围。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法适用于与第一气体种类交叉干扰的其他气体种类。

9.一种用于根据权利要求1或后续方法权利要求之一的方法检测目标气体的浓度的设备，所述设备包括：

- 适于通过激光源以基本上与所述目标气体的至少一个吸收线相等的波长发射波长调制光的装置；

- 适于在光已经经过所述目标气体之后在所述目标气体的多个压力下检测光的强度的装置；

- 适于在目标气体后检测波长调制光的强度并且解调所检测的信号以用于计算目标气体的浓度的装置，

- 适于根据激光的波长调制幅度确定光检测器的测量信号的浓度当量信号的压力相关性最小的调制幅度的装置；

- 适于针对所选择的压力范围将波长调制幅度的工作点调整至压力变化对浓度的影响最小的所确定的点的装置；以及

- 适于检测所述波长调制光在所述目标气体之后的减小的压力相关强度并对所述测量信号进行解调以计算所述目标气体的浓度的装置，

其中，使用调制频率f的测量频率nf，n是正整数。

10.根据权利要求9所述的设备，包括：电子控制单元，适于控制光源并处理光检测器的测量信号，控制单元包括锁定放大器和微处理器，其中，所述微处理器适于调整波长调制幅度并计算所述目标气体的浓度水平。

11.根据权利要求9或10所述的设备，包括：适于通过单个dc值或者通过算术组合的多个dc值中的两个来归一化经解调的信号的装置，其中，一个或多个dc值能够是锁定操作之前或之后的一个或多个dc值。

12.根据权利要求9所述的设备，包括：与控制单元相连接的温度传感器，适于影响针对最低压力相关性的调制宽度的工作点。