[发明专利]基于啁啾色散光谱的可燃及有毒气体泄漏监测检测装置及方法

权利要求书

1.基于啁啾色散光谱的可燃及有毒气体泄漏监测检测装置，其特征在于：包括

激光器，所述DFB激光器设置有温度控制模块和电流控制模块；

所述电流控制模块设置有一信号发生器；

调制器，所述信号发生器采集的电信号传输到激光器；所述激光器将发出的激光信号发送到调制器；

卡塞格林系统探头，所述调制器将调制处理后的激光信号发送到卡塞格林系统探头；

所述卡塞格林系统探头包括远端的反射装置、光电探测器、锁相放大器及数据处理模块、扫描云台装置、云台控制装置；所述扫描云台装置、锁相放大器及数据处理模块连接到卡塞格林系统探头；所述云台控制装置通过扫描云台装置控制卡塞格林系统探头的扫描路径；所述远端的反射装置位于卡塞格林系统探头扫描路径的扇形区域。

2.根据权利要求1所述的基于啁啾色散光谱的可燃及有毒气体泄漏监测检测装置，其特征在于，所述调制器采用马赫曾德尔调制器；所述马赫曾德尔调制器设置有频率为Ω的调制源和偏振控制器。

3.根据权利要求1所述的基于啁啾色散光谱的可燃及有毒气体泄漏监测检测装置，其特征在于，所述卡塞格林系统探头的扫描路径在0～360°的范围扫描式立体监测。

4.根据权利要求1或3所述的基于啁啾色散光谱的可燃及有毒气体泄漏监测检测装置，其特征在于，所述卡塞格林系统探头的扫描路径固定在一个方向的对射式监测。

5.如权利要求1-4任意一所述的基于啁啾色散光谱的可燃及有毒气体泄漏监测检测方法，其特征在于，包括如下过程：

SS01通过给电流控制模块的控制电路输入三角波来调节DFB激光器，使其输出的激光来回扫描目标气体的特征吸收峰；

SS02激光器发出的光经光纤接入调制器,当输入光为ω₀时，经过调制后会出现频率为(ω₀-Ω)和(ω₀+Ω)的两个边带；

SS03频率为(ω₀-Ω)和(ω₀+Ω)的两束光由卡塞格林系统探头通过相同的路径到达远端的反射装置并返回；

SS04当光路中有目标气体时，由于两束光对应的折射率不同，将发生色散，也就是产生了相位差；

SS05通过锁相放大器测量出两束光的相位差，即得出目标气体的浓度；

SS06卡塞格林系统探头通过云台装置进行360度(或定制)立体扫描探测；

SS07输出气体浓度信息并报警的同时，定位气体泄漏的位置。

6.根据权利要求5所述的基于啁啾色散光谱的可燃及有毒气体泄漏监测检测方法，其特征在于，所述SS04中当光路中有目标气体时，由于两束光对应的折射率不同，将发生色散，产生相位差；

其中，通过基于k-k关系通过监测相位信息来进行传感；

其中，用来传感的相位信息来源于待测气体的啁啾激光色散光谱。

7.根据权利要求5所述的基于啁啾色散光谱的可燃及有毒气体泄漏监测检测方法，其特征在于，所述通过K-K关系将传统的吸收(强度)监测转变为折射率(相位)监测；当电磁波(光波)通过媒质时，折射率和吸收率分别与复折射率N＝n+ik的实部n(折射率)和虚部k(消光系数)直接相关，且都与电磁波的频率ω有关，而吸收系数α＝4πk/λ；根据k-k关系我们可以得到如下公式：

n(ω)=1+cπ∫0+∞α(ω′)ω′2-ω2dω′]]>

其中，α(ω')是位于频率ω'的吸收系数。