[发明专利]一氧化碳和甲烷组分判断及浓度检测方法、装置及应用

权利要求书

1.一种一氧化碳和甲烷组分判断方法，其特征在于，包括：对待测气体进行可调谐半导体激光吸收光谱检测，检测谱线为中心波长为2330.18nm的谱线，一氧化碳谱线的调制系数为2.2，确定一氧化碳的二次谐波的波谷宽度范围，采用二次谐波的波谷宽度作为评价函数，判断待测气体中的组分；

待测气体中只存在一氧化碳气体时，波谷宽度为设定范围，如果待测气体中只存在甲烷气体，波谷宽度会变宽，超出只存在一氧化碳气体时确定的范围，如果存在高浓度甲烷和一氧化碳混合气，波谷宽度变窄，小于只存在一氧化碳气体时确定的范围；

引入实测温度值对波谷宽度进行修正，具体地，根据下式将温度变化量转化为波谷宽度变化的百分比来修正波谷宽度：

其中γ是吸收谱线半高宽，T是检测时待测气体温度。

2.一种一氧化碳和甲烷组分检测方法，其特征在于，该检测方法包括权利要求1所述的判断方法的步骤：

对待测气体进行可调谐半导体激光吸收光谱检测，采用二次谐波的波谷宽度作为评价函数，判断待测气体中的组分。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，根据二次谐波信号的峰值确定待测气体中各组分浓度值。

4.一种一氧化碳和甲烷组分检测装置，其特征在于，该装置包括：

激光驱动模块，其通过控制TEC温度和工作电流使激光器发出中心波长为2330.18nm的光束，并接收数字锁相模块发出的锯齿和正弦叠加调制信号，施加在激光器上，控制激光光束的波长扫描范围和频率调制参数；

激光器，其发出中心波长为2330.18nm的调制激光光束进入到气室中；

气室，其用于充入待测气体；气室中布置有温度传感器，用以获得待测气体的温度T，其作为评价函数的修正因子，根据温度变化量转化为波谷宽度变化的百分比来修正波谷宽度；

其中γ是吸收谱线半高宽，T是检测时待测气体温度；

探测器，其用于将经过气室中待测气体吸收后的光信号转换为电信号，传输至数字锁相模块；

数字锁相模块，其包括调制信号发生单元和相敏检测单元，调制信号发生单元发出可控的调制信号输出给激光驱动模块，相敏检测单元提取探测器传输的电信号与调制信号发生单元的调制信号相敏相乘，形成二次谐波信号；

主控单元，其根据二次谐波信号的波谷宽度，判断待测气体中的组分；根据二次谐波信号的峰值获得待测气体中各组分浓度值。

5.权利要求1所述的判断方法在煤矿井下检测一氧化碳方面的应用。

6.权利要求2或3所述的检测方法在煤矿井下检测一氧化碳方面的应用。

7.权利要求4所述的检测装置在煤矿井下检测一氧化碳方面的应用。