[发明专利]一种气体检测方法及系统

说明书

本发明公开一种气体检测方法及系统，包括：所述光路单元用于产生两路相同的光信号；所述气室单元被划分为两个相互隔离的参考气室和测量气室，所述参考气室内部密封有预设浓度的参考气体，测量气室与外界待测气体所在环境相通；所述两路相同的光信号分别进入所述参考气室和测量气室，所述两路光信号经过参考气室和测量气室的吸收后发生不同程度的衰减，所述参考气体与外界待测气体的种类相同；所述检测单元用于检测经过参考气室和测量气室吸收后的两路光信号，并根据两路光信号的强度和参考气体的浓度确定所述外界待测气体的浓度。本发明减小由于光源光功率抖动和外界环境噪声引起的测量误差，提高系统的检测精度和灵敏度。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，更具体地，涉及一种气体检测方法及系统。

背景技术

目前的光纤气体传感器大多基于气体的光谱吸收原理。根据检测物理量的不同，可以分为两个大类：直接光谱吸收式和间接吸收式。直接光谱吸收式的光纤气体传感器，使用对应气体某一条或某一组吸收谱线的光源，直接探测经过气体吸收后光功率的变化，从而获得气体浓度。直接光谱吸收式光纤气体传感器的原理为：光源发出一束光，经过光纤入射到气体中，一部分光被气体吸收，通过探测器进行光电变换，再计算出气体浓度。

随着激光技术的发展，分布式反馈布拉格激光器(Distributed Feedback LaserDiode，DFB-LD)被研制出来并应用到了气体传感领域。DFB激光器有着非常好的单色性，线宽很窄，光功率集中，非常适合用作气体检测的光源。通过对DFB激光器进行波长和强度调制(TDLAS技术)，将经过调制后的激光入射到气体吸收气室内，由于待测气体在激光器中心波长存在着吸收光谱，因此激光会被吸收一部分，被吸收的激光强度与气体浓度存在着对应关系。通过光电转换将经过吸收后的光信号转换为电信号并利用锁相放大器等解调手段进行信号解调，最终可以得到气体的浓度信息。

传统的TDLAS技术由于激光器在使用时会受到外界环境的影响，导致激光器出射光的波长和强度都会发生抖动，从而导致最终解调出的气体浓度信息发生偏差。为了消除这种偏差，可以在系统中加入一个参考气室，该参考气室内部充满浓度为100％的待测气体，DFB光源发出的光被分为两路，同时经过待测气室和参考气室，当光源功率和波长发生抖动时，参考气室和待测气室两者同时受到影响，因此将两个气室最终解调出的信息进行差分除法之后可以消除光源功率抖动、波长漂移、外界温度变化等因素引起的测量误差。

因此，现有的光纤气体吸收探测系统所用到的测量气体吸收气室和参考气室体积较为庞大，且二者所处的物理环境可能不相同，会给探测带来误差。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决有的光纤气体吸收探测系统所用到的测量气体吸收气室和参考气室体积较为庞大，且二者所处的物理环境可能不相同，会给探测带来误差的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种气体检测系统，包括：光路单元、气室单元以及检测单元；

所述光路单元用于产生两路相同的光信号；

所述气室单元被划分为两个相互隔离的参考气室和测量气室，所述参考气室内部密封有预设浓度的参考气体，测量气室与外界待测气体所在环境相通；所述两路相同的光信号分别进入所述参考气室和测量气室，所述两路光信号经过参考气室和测量气室的吸收后发生不同程度的衰减，所述参考气体与外界待测气体的种类相同；

所述检测单元用于检测经过参考气室和测量气室吸收后的两路光信号，并根据两路光信号的强度和参考气体的浓度确定所述外界待测气体的浓度。

可选地，所述光路单元包括：单模光纤、多模光纤以及两根耦合光纤；

光源发出的光信号入射进入单模光纤，单模光纤的输出端与多模光纤的输入端连接；

所述多模光纤将所述光信号分成相同的两路，多模光纤的输出端与两根耦合光纤连接；