[发明专利]校准激光波长的方法及装置、气体浓度分析仪

说明书

本公开涉及校准激光波长的方法及装置以及气体浓度分析仪。该校准激光波长的方法包括：在第一时段将光源驱动电路的驱动信号设为第一驱动信号，以使得光源发射校准激光且信号处理电路得到第一二次谐波光谱，并基于第一二次谐波光谱得到波长偏差；及在第二时段将驱动信号设为第二驱动信号，以使得光源发射测量激光且信号处理电路得到第二二次谐波光谱，并根据第二二次谐波光谱得到待测气体的浓度；第一和第二驱动信号的正弦频率调制幅度分别为第一和第二幅度，第二驱动信号基于第一时段得到的波长偏差被校准，第一与第二幅度不同且是分别基于参考池和吸收池的气体参数设置的。

技术领域

本公开涉及气体浓度检测，具体来说，涉及利用激光测量痕量气体浓度。

背景技术

为了降低烟气排放中的氮氧化物(NO_X)，燃煤电厂普遍采用选择性催化还原技术(SCR)或选择性非催化还原技术(SNCR)对排放的烟气进行脱硝处理。脱硝处理时，通常在烟气中注入氨水或尿素，使得主要成分氨气与氮氧化物发生化学反应，生成对环境无害的氮气和水汽。合理的控制氨注入量对于烟气脱硝处理至关重要，氨注入过少会导致氮氧化物转化效率过低，氨注入过量会导致过量氨气的产生，过量的氨气会逃出脱硝反应区，与工艺流程中产生的硫酸盐发生反应生成硫酸铵盐，铵盐会严重腐蚀下游烟气管道及其他设备，导致昂贵的维护费用。因此为了使烟气脱硝效率达到最优，同时降低氨气排放及消耗，必须对脱硝处理后烟气中残余的氮氧化物和逃逸的氨气浓度进行实时监控。

目前，有些分析仪采用激光来进行氨逃逸在线测量，例如采用近红外或中红外的可调谐二极管激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，简称为TDLAS)。

然而，受环境温度变化以及激光器控制电路的噪声等因素的影响，激光器的输出波长会发生漂移，这会降低基于激光方法测量气体浓度的分析仪器的稳定性。因此存在着对激光波长进行校准的需求。

发明内容

本公开的目的之一是提供一种新型的用于校准激光波长的方法及装置、以及新型的气体浓度分析仪。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于校准气体浓度分析仪中的激光的波长的方法，其特征在于，所述气体浓度分析仪包括光源、光源驱动电路、吸收池、参考池、探测器以及信号处理电路，其中所述光源被配置为根据来自所述光源驱动电路的驱动信号来发射激光，所述驱动信号为锯齿波叠加正弦调制的信号；所述吸收池被配置为容纳待测气体；所述参考池被配置为容纳已知浓度的参考气体，所述参考气体与所述待测气体的成分相同；所述探测器被配置为接收且将穿过所述吸收池和所述参考池的所述激光转换为代表所述激光的强度的电信号；以及所述信号处理电路被配置为接收所述探测器输出的电信号，并且基于所述电信号得到二次谐波光谱。所述方法包括：在第一时段，将所述光源驱动电路的所述驱动信号设置为第一驱动信号，以使得所述光源发射校准激光，所述探测器输出代表穿过吸收池和参考池的校准激光的强度的第一电信号，并且所述信号处理电路基于所述第一电信号得到第一二次谐波光谱，并基于第一二次谐波光谱来得到波长偏差；以及在第二时段，将所述光源驱动电路的所述驱动信号设置为第二驱动信号，以使得所述光源发射测量激光，所述探测器输出代表穿过吸收池和参考池的测量激光的强度的第二电信号，并且所述信号处理电路基于所述第二电信号得到第二二次谐波光谱，并根据第二二次谐波光谱得到待测气体的浓度。其中所述第一驱动信号的正弦频率调制幅度为第一幅度，所述第二驱动信号的正弦频率调制幅度为第二幅度并且所述第二驱动信号是基于第一时段得到的波长偏差而被校准的，第一幅度与第二幅度不同并且是分别基于所述参考池和所述吸收池的气体参数而设置的。