【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气体监测，具体涉及一种基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统。
技术介绍
1、近几年，光声光谱气体传感技术因其体积小、灵敏度高等优势得到迅速发展，该技术可以应用于大气环境质量监测、电力系统安全检测和医疗疾病无创诊断等方面。
2、但现有的光声光谱气体传感技术，在实现大区域内多点位气体浓度的同时检测时，需要将多台整套气体检测设备分别布置在一片区域内的各个点位上，并使设备同时工作，进而实现大区域内多点位气体浓度同时检测。另外也有一种新的多点测量光声光谱技术，其是通过光纤分束器对光源进行分光从而实现多点测量，但如果将该技术运用到大区域的多点实时测量，将很难保证通过光纤传输至各点位的激光功率能够满足探测需求。此外，该技术采用了音叉式的石英晶振来探测声波，而石英音叉两个振臂之间的间隙仅为300μm，不利于高功率激励光源的使用。
3、由于需要多台整套气体检测设备，且每套气体检测设备都需要技术人员布置到对应点位，而每套系统设备都包含独自的激光发射装置、气体检测装置和数据解调装置，这就造成设备器件利用率低、物力和人力成本高等问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统。
2、本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供了一种基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，应用于多个点位的气体浓度监测，所述基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统包括：
4、所述多个点位共用一个激光输出模块和一个本地解调模块、所述多个点位中的每个点位设置有一个气体检测模块和一个光路放大模块；
5、所述激光输出模块用于生成初始用于气体检测的预设波长和频率的激光和调制信号；
6、所述多个气体检测模块和多个光路放大模块配合作用，用于将所述预设波长和频率的激光进行激光收集形成调制收集激光，在所述调制收集激光作用下，完成多个点位的气体电压信号生成；
7、本地解调模块用于通过多个点位的气体电压信号和所述调制信号得到多点位气体浓度信息。
8、可选地，当待测点位数为n，所述基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统还包括：气体检测及光路放大模块；
9、所述激光输出模块，用于产生扫描信号和调制信号，将所述扫描信号和所述调制信号经信号合路后，形成预设波长和频率的激光，将所述预设波长和频率的激光输入所述光路放大模块，同步将所述调制信号输入所述本地解调模块；
10、所述光路放大模块，用于将所述预设波长和频率的激光进行窄带放大得到调制激光，并将所述调制激光输入所述气体检测模块；
11、所述气体检测模块，用于获取当前点位气体，所述当前点位气体在所述调制激光的作用下形成当前气体电压信号，并将所述当前气体电压信号通过无线传输输入本地解调模块；
12、所述气体检测模块，还用于将所述调制激光进行激光收集，得到调制收集激光，并将所述调制收集激光经所述光路放大模块输入气体检测及光路放大模块；
13、所述气体检测及光路放大模块包含n-1个气体检测模块和光路放大模块；所述气体检测及光路放大模块用于生成除当前点位之外的n-1个点位的气体电压信号和调制收集激光，并相应传输到本地解调模块和对应光路放大模块；
14、所述本地解调模块，用于通过调制信号和气体电压信号获得包含目标气体浓度信息的信号，通过所述包含目标气体浓度信息的信号计算得到多点位气体浓度信息。
15、可选地，所述气体检测模块包括：光束准直器、光声光谱气体检测装置、收光装置、进气口、出气口、无线传输模块；
16、通过进气口和出气口将当前点位气体通入所述光声光谱气体检测装置；
17、所述调制激光经过所述光束准直器射入光声光谱气体检测装置；
18、所述光声光谱气体检测装置利用所述当前点位气体和所述调制激光形成当前气体电压信号，并将所述当前气体电压信号通过无线传输输入本地解调模块。
19、可选地，收光装置包括：会聚透镜和激光光束收光装置；
20、所述调制激光透过所述光声光谱气体检测装置后，由所述会聚透镜会聚至所述激光光束收光装置，所述激光光束收光装置将所述调制激光进行收集并传输至对应光路放大模块。
21、可选地，激光光束收光装置包括:依次排布的收光透镜、准直透镜、耦合透镜以及单模光纤；
22、所述收光透镜用于对所述调制激光进行激光收集，得到初始调制收集激光；所述准直透镜用于对所述初始调制收集激光进行准直校准，得到调制收集激光，所述耦合透镜用于将所述调制收集激光耦合到单模光纤，并通过所述单模光纤完成信号传递。
23、可选地，所述收光透镜表面镀有预设厚度的增透膜。
24、可选地，准直透镜为直径6mm的双凸透镜。
25、可选地，所述准直透镜与收光透镜之间的距离，为所述准直透镜和收光透镜的焦距之和。
26、可选地，所述耦合透镜为直径6mm的平凸透镜。
27、可选地，所述激光输出模块包括：扫描信号源、调制信号源、信号加法器以及分布式反馈激光器；
28、所述扫描信号源，用于输出扫描信号；所述调制信号源，用于输出调制信号；所述信号加法器，用于将所述扫描信号和所述调制信号经信号合路后，形成合路信号；
29、所述分布式反馈激光器，用于将所述合路信号反馈形成预设波长和频率的激光。
30、本专利技术提供的一种基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，应用于多个点位的气体浓度监测，基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统包括：激光输出模块、气体检测模块、光路放大模块以及本地解调模块；多个点位共用一个激光输出模块和一个本地解调模块、多个点位中的每个点位设置有一个气体检测模块和一个光路放大模块；激光输出模块用于生成初始用于气体检测的预设波长和频率的激光和调制信号；多个气体检测模块和多个光路放大模块配合作用，用于将预设波长和频率的激光进行激光收集形成调制收集激光，在调制收集激光作用下，完成多个点位的气体电压信号生成；本地解调模块用于通过多个点位的气体电压信号和调制信号得到多点位气体浓度信息。通过气体检测模块对预设波长和频率的激光进行激光收集以及光路放大模块的作用，使得大区域的多个点位共同使用一个激光输出模块即可以使系统完成多个点位的气体电压信号生成和传输，进而通过本地解调模块的计算得到多点位气体浓度信息，大大提高了器件的利用率，降低了物力和人力成本。
31、以下将结合附图及对本专利技术做进一步详细说明。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，应用于多个点位的气体浓度监测，所述基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统包括：激光输出模块(1)、气体检测模块(6)、光路放大模块(13)以及本地解调模块(16)；
2.根据权利要求1所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，当待测点位数为N，所述基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统还包括：气体检测及光路放大模块(15)；
3.根据权利要求2所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，所述气体检测模块(6)包括：光束准直器(7)、光声光谱气体检测装置(8)、收光装置(9)、进气口(10)、出气口(11)、无线传输模块(12)；
4.根据权利要求3所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，所述收光装置(9)包括：会聚透镜(28)和激光光束收光装置(29)；
5.根据权利要求4所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，所述激光光束收光装置(29)包括:依次排布的收光透镜(20)、准直透镜(21)、耦合透镜(22)以
6.根据权利要求5所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，所述收光透镜(20)表面镀有预设厚度的增透膜。
7.根据权利要求5所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，所述准直透镜(21)为直径6mm的双凸透镜。
8.根据权利要求5所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，
9.根据权利要求5所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，所述激光输出模块(1)包括：扫描信号源(2)、调制信号源(3)、信号加法器(4)以及分布式反馈激光器(5)；
...【技术特征摘要】
1.一种基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，应用于多个点位的气体浓度监测，所述基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统包括：激光输出模块(1)、气体检测模块(6)、光路放大模块(13)以及本地解调模块(16)；
2.根据权利要求1所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，当待测点位数为n，所述基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统还包括：气体检测及光路放大模块(15)；
3.根据权利要求2所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，所述气体检测模块(6)包括：光束准直器(7)、光声光谱气体检测装置(8)、收光装置(9)、进气口(10)、出气口(11)、无线传输模块(12)；
4.根据权利要求3所述的基于光声光谱的大区域多点位气体监测系统，其特征在于，所述收光装置(9)包括：会聚透镜(28)和激光光束收光装置(29)；
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹旭坤，杨休，李轩，王金寿，陈柏松，邵晓鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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