[发明专利]TDLAS气体检测系统的自校准方法

权利要求书

1.一种TDLAS气体检测系统的自校准方法，应用于一种TDLAS气体检测系统，该检测系统包括激光发出与转换接收部分、测试和分析装置、光路切换装置、以及至少一个标准气室；其中，每个所述标准气室内均充满一种目标气体，所述目标气体为NO气体，所述测试和分析装置包括计算机装置或嵌入式系统装置，所述光路切换装置包括多路切换器或光开关阵列；其中，所述激光发出与转换接收部分，包括锁相放大装置、模拟/数字信号转换装置、一个或多个的激光器装置、分别与各所述激光器装置对应的环形器装置、以及分别与各所述激光器装置对应的光电转换装置；在自校准所述检测系统中目标气体浓度的计算系数α·L₁时，所采用的方法包括以下步骤：

接收检测指定标准气室中目标气体浓度的指令；调整所述光路切换装置与所述指定标准气室光路连通；

根据气体吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的第一入射激光；

将所述第一入射激光输入到所述光路切换装置，所述第一入射激光经所述光路切换装置进入所述指定标准气室，经过指定标准气室中的目标气体吸收后得到第一透射激光；

将所述第一透射激光进行转换后，获得所述第一透射激光振幅的数字电信号；根据所述第一透射激光振幅的数字电信号，获得第一透射激光的光功率-电流实际曲线；进而获得所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，分别获得所述电流点上对应的第一入射激光的入射光强值I₀₁和第一透射激光的透射光强I_t1；

以所述第一入射激光的光强值I₀₁以及第一透射激光的光强值I_t1为基准，引入已知的标准气室中的气体含量C₀，根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，反演自校准所述检测系统中的目标气体浓度的计算系数α·L₁；

其中，将所述第一透射激光转换后，获得所述第一透射激光振幅的数字电信号的步骤，具体包括：

利用环形器装置通过其自身的单向环形传输特征，将所述第一透射激光投射到所述激光器装置对应的所述光电转换装置；

利用所述光电转换装置将接收到的所述第一透射激光进行光/电转换，获得所述第一透射激光模拟电信号；

利用所述锁相放大装置对所述第一透射激光模拟电信号进行解调，获得所述模拟电信号的谐波振幅信息；

利用所述模拟/数字信号转换装置对所述谐波振幅信息进行模/数转换，获得所述第一透射激光的数字电信号。

2.根据权利要求1所述方法，应用该方法的TDLAS气体检测系统还包括至少一个的测量气室，测量气室连接于所述光路切换装置的出射端，所述方法还包括测量指定的测量气室中目标气体浓度的步骤：在保存所述TDLAS气体检测系统对应于所述目标气体浓度的计算系数α·L₁后，

调整所述光路切换装置与所述测量气室光路连通；

按照气体吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的第二入射激光；

将所述第二入射激光输入到所述光路切换装置，所述第二入射激光经所述光路切换装置进入所述测量气室，经过测量气室中的目标气体吸收后得到第二透射激光；

将所述第二透射激光进行转换后，获得第二透射激光振幅的数字电信号；

根据所述第二透射激光振幅的数字电信号，获得第二透射激光的光功率-电流实际曲线；进而获得所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，分别获得所述电流点上对应的第二入射激光的光强I₀₂和第二透射激光的光强I_t2，带入已知的α·L₁，根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，反演获得所述测量气室中目标气体的浓度值C₂。

3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，

所述激光器装置根据来自所述测试和分析装置的指令分别产生指定频率的入射激光；

所述环形器装置将激光器产生的所述入射激光输入到所述光路切换装置后，将接收到的反射回的透射激光投射到对应的光电转换装置；

所述光电转换装置，将接收到的所述透射激光进行光/电转换；

所述锁相放大装置，在接收到所述光电转换装置经光/电转换得到的模拟电信号后，解调得到所述模拟电信号的谐波振幅信息；

所述模拟/数字信号转换装置，将所述谐波振幅信息经模/数转换后输出至所述测试和分析装置。