[实用新型]一种自动调焦激光气体遥测装置

说明书

本实用新型公开了一种自动调焦激光气体遥测装置。装置主要包括：遥测激光源、测距激光源、光纤合波器、光纤准直器、透镜、激光探测器、自动调焦单元、信号解调单元、微处理器控制单元、激光温度控制模块、激光器电流驱动模块、显示与报警单元、通信接口单元。本装置采用对注入的电流直接调制的半导体激光器作为发射的测量光源，发射和接收光学系统采用收发同轴结构并通过驱动电机控制光圈转动和改变光学收发系统之间的距离；装置通过激光发射器发射不同方位的激光进行气体浓度和距离监测，并将获得的数据序列进行处理后得到不同距离区域的多种气体浓度。本装置更适合测量矿井和隧道等环境中易燃易爆、有毒有害气体的气体遥测装置。

技术领域

本实用新型涉及一种自动调焦激光气体遥测装置，该装置涉及可调谐半导体激光技术、波长调制技术、光谱分析技术、自动调校技术、信号处理技术等领域，主要用于有毒有害气体的遥测。

背景技术

易燃易爆、有毒有害气体的非接触测量，对工农业生产、人民生命财产和促进国家科技发展至关重要。当前，基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体检测较多采用多次反射吸收池，获得较高的气体检测精度。由于采用封闭式结构的气体吸收池只能用于单点的气体检测，不能实现气体的远距离遥测。同时，对于采用遥测技术的气体监测装置，测量气体种类单一，不能够实现同一件检测设备上进行多种气体的测量。部分设备能够发射多种光源，但是这些设备并不能够实现快速自动调焦功能。每测量一种气体都需要进行人工调焦，并且操作过程繁琐、费时费力等，实际应用效果并不理想。所以目前需要可应用于多种气体测量的、可随身携带的、可远距离遥测的CO，CO₂，CH₄，H₂S等气体浓度的新型监测设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有气体遥测装置中存在的问题，并提供一种更适合测量矿井和隧道等环境中易燃易爆、有毒有害气体的气体遥测装置。本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种自动调焦激光气体遥测装置。所述装置包括电源、按键、微处理器控制单元、显示与报警单元、通信接口单元、激光发射单元、激光接收单元；微处理器控制单元由自动调焦单元、控制及信号处理单元、信号解调单元、微处理器构成；所述激光发射单元包括多个单波长遥测激光源和测距激光源，微处理器控制单元通过多路电流开关控制遥测激光源，用于多种气体实时测量，测距激光源采用可见光波段的激光源，用于目标指示和激光测距；自动调焦单元包括驱动电机和调节光圈，通过驱动电机控制光圈转动，用于装置的自动调焦；微处理器控制单元调节驱动电机转速，驱动电机带动激光发射单元中的云台转动，用于多方位扫描监测；所述装置采用收发同轴的发射和接收光学系统。

进一步的，控制及信号处理单元包括：激光器电流驱动模块、激光温度控制模块、多路电流开关、信号发生器、数据存储器。

进一步的，激光发射单元包括：遥测激光源、测距激光源、光纤合波器、光纤准直器、光纤、云台；遥测激光源由不同波长的可调谐半导体激光器采用分时发射；光纤合波器将遥测激光源的输出激光和测距激光源的输出激光合成一束；光纤准直器采用FC接口的多模光纤准直器，用于把光纤输出端的激光变成一束平行光和定向发射。

进一步的，激光接收单元包括：透镜、激光探测器、激光衰减器、暗室。

进一步的，测距激光源采用380nm-780nm的可见激光源，用于信号方向指示和测量遥测气体的空间长度。

进一步的，遥测激光源由可调谐半导体激光器产生，遥测激光源的波长包括CH₄、CO₂、 CO、H₂S、NO₂、C₂H₄、C₂H₂、NH₃的特征吸收峰值相对应的中心波长。