[发明专利]易燃易爆等气体危险场景机动搭载检测装置

摘要

本发明提供了一种易燃易爆等气体危险场景机动搭载检测装置，用于向被测量气体所在空间区域发射脉冲激光；持续测量得到非吸收特征谱线回光强度、吸收特征谱线回光强度；获取大气环境散射回光特性的基本参数；利用所述补偿参数对吸收特征谱线回光强度进行补偿；根据非吸收特征谱线回光强度以及补偿后的吸收特征谱线回光强度，获得被测量气体的特性，得到地理分布数据。本发明采用宽光谱激光作为光源，不需要测量环境参数，根据气体的光谱吸收特性进行气体种类和气体浓度测量，将回光的散射特性和吸收特性有机分离，测量准确，且采用离散式特征气体回光测量技术。

主权项

一种易燃易爆等气体危险场景机动搭载检测装置，其特征在于，包括如下模块：机动搭载平台：用于搭载脉冲激光模块、回光探测模块；脉冲激光模块：用于向被测量气体所在的被测量空间区域发射脉冲激光；回光探测模块：用于持续测量得到所述脉冲激光的后向散射回光数据，其中，所述后向散射回光数据包括：用于非吸收特征谱线回光强度、吸收特征谱线回光强度；大气基本参数获取模块：用于根据非吸收特征谱线中某一谱线的回光强度，获取大气环境散射回光特性的基本参数，作为吸收特征谱线回光强度由于大气散射导致的强度衰减因子的补偿参数；补偿模块：用于利用所述补偿参数对吸收特征谱线回光强度进行补偿；数据处理模块：用于根据非吸收特征谱线回光强度以及补偿后的吸收特征谱线回光强度，获得被测量气体的如下任一种或任多种数据：‑种类；‑浓度；‑空域扩散分布特性；‑传输路径空间分布特性；所述数据处理模块，包括第三计算模块或者第五计算模块；第三计算模块：用于根据吸收特征谱线回光强度的变化特性，获取被测量气体的空域扩散分布特性所述脉冲激光的发射方向不变；持续测量得到所述脉冲激光的后向散射回光数据，以获取对应于机动搭载平台运输轨迹的多个后向散射回光数据；所述第三计算模块包括如下模块：第四计算模块：用于将机动搭载平台的运输轨迹中的多个位置点与相应位置点处所获取后向散射回光数据一一对应，获得空域内气体的空域扩散分布特性；第五计算模块：用于根据吸收特征谱线回光强度的时间特性，计算被测量气体在传输路径空间分布特性所述第五计算模块包括如下模块：第六计算模块：用于以激光脉冲发射时间为时间轴原点，将测量获得的单脉冲激光的吸收特征谱线回光强度对应到时间轴上；第七计算模块：用于在时间轴上进行吸收特征谱线回光强度抽样，获得与各抽样时间点对应的吸收特征谱线回光强度；第八计算模块：用于根据光速和抽样时间计算获得各抽样时间点对应的脉冲激光的后向散射回光的传输距离；第九计算模块：用于将各抽样时间点对应的吸收特征谱线回光强度与传输距离一一对应，获得被测量气体在传输路径空间分布特性；所述数据处理模块，包括如下模块：第一计算模块，用于根据如下公式计算得到被测量气体的散射强度系数α、被测量气体的吸收强度系数γ(λ)：I1＝I0{exp(‑αL)‑exp[‑α(L+Δ)]}exp(‑αL)          式1)I2＝I0{exp[‑(α+γ(λ))L]‑exp[‑(α+γ(λ))(L+Δ)]}exp[‑(α+γ(λ))L]     式2)L＝ct/2         式3)其中，I1为非吸收特征谱线回光强度，I2为补偿后的吸收特征谱线回光强度，I0为脉冲激光强度，α为被测量气体的散射强度系数，L为脉冲激光的传输距离，Δ为传输路径上的采样间隔，γ(λ)为被测量气体在吸收特征谱线λ处的吸收强度系数，c为光速，t为从脉冲激光发射到回光测量的时间间隔；第二计算模块，用于根据如下公式计算得到被测量气体浓度N：N＝γ(λ)/τ  式4)其中，τ为单位浓度被测量气体吸收系数，N为被测量气体浓度。