【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体检测，特别涉及一种多组分气体的检测装置及其温度控制方法。
技术介绍
1、目前，常见的综合气体检测设备中，对一些气体，例如氧气，采用电化学法进行检测，虽然电化学法技术成熟且成本低，但由于参与电化学反应的核心电极为消耗元件，导致电化学氧气检测装置的寿命非常短，平均在一年左右，当电极消耗完，就需要更换新的检测装置。
2、另外，对于可调谐激光吸收光谱检测法而言，对激光器的工作温度进行稳定的控制是保证检测精度的关键因素。通常使用半导体制冷器(tec)来控制工作温度，虽然其控温效果稳定，但其自身成本相对综合气体检测设备而言较高，同时还需要为其布局额外的供电及控制电路，进一步增加了综合气体检测设备的设计成本和制造成本。
3、因此，对于将多种气体检测传感器集于一台综合气体检测设备，且保证该综合气体检测设备工作寿命长、制造成本低、检测准确度高，目前尚未有更加优化的设计构思和技术方案。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术的实施例提供了一种多组分气体的检测装置及其温度控制方法，通过设置不同波长的激光器实现在同一个检测装置内检测多种气体的浓度。所述技术方案如下：
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种多组分气体的检测装置。
3、该多组分气体的检测装置，包括：
4、激光发射模块，包括至少两个可调谐激光发射器，该至少两个可调谐激光发射器被配置为对应于至少两种不同的待测气体的吸收峰波长
5、温度控制模块，被配置为提供不同的工作温度点，使至少两个可调谐激光发射器在不同的工作温度点下对应发射不同波长的检测激光；
6、波分复用模块，被配置为接收至少两个可调谐激光发射器发出的至少两束检测激光，将至少两束检测激光耦合至一个封有待测气体的光路系统内进行反射；
7、激光探测模块，包括至少两个光探测器，至少两个光探测器被配置为对至少两束检测激光的吸收光谱进行检测，用于获得对应的待测气体的浓度。
8、在一些实施例中，温度控制模块包括加热器，该加热器为单向加热电阻丝。
9、在一些实施例中，波分复用模块包括：
10、波分复用器，被配置为接收来自激光发射模块的穿过待测气体的全部的检测激光，将全部的检测激光汇聚为一束合束检测激光射出；
11、准直器，被配置为接收合束检测激光并进行准直后射出，同时接收合束检测激光穿过待测气体形成的反射光并汇聚为合束反射光；
12、反射池，被配置为接收准直后的合束检测激光并形成反射光，用于延长合束检测激光的光程；
13、分束器，被配置为接收来自准直器的合束反射光，并将合束反射光按照不同波长进行分束，分束后的不同波长的检测激光进入对应波长的光探测器；
14、单向环形器，被配置为通过单向光传输端口依次连接波分复用器、准直器和分束器。
15、在一些实施例中，单向环形器的单向光传输端口沿光传输方向依次包括：
16、第一端口，该第一端口连接在波分复用器的输出端，接收合束检测激光；
17、第二端口，该第二端口将合束检测激光传入准直器，从反射池回到准直器的合束反射光通过第二端口回到单向环形器；
18、第三端口，该第三端口连接在分束器的输入端，将通过第二端口回到单向环形器的合束反射光射入分束器。
19、在一些实施例中，反射池包括至少四个反射镜，该至少四个反射镜以预设角度封闭环绕待测气体形成气室，该气室在对准准直器的发射或接收光窗处设置开口，该开口同时作为反射池内的光束的入口和出口。
20、在一些实施例中，至少四个反射镜的数量为四个，该四个反射镜互相成90°直角首尾连接形成一个方形的气室。
21、在一些实施例中，至少两个可调谐激光发射器的数量为两个，两个可调谐激光发射器包括甲烷激光器和氧气激光器，其中，
22、甲烷激光器以第一工作波长中心值发射出第一检测激光；
23、氧气激光器以第二工作波长中心值发射出第二检测激光。
24、在一些实施例中，至少两个光探测器的数量为两个，两个光探测器包括i ngaas探测器和s i探测器，其中，
25、i ngaas探测器用于接收来自甲烷激光器的穿过待测气体的第一检测激光；
26、s i探测器用于接收来自氧气激光器的穿过待测气体的第二检测激光。
27、在一些实施例中，检测装置还包括气体吸收池，用于容纳待测气体，该气体吸收池设置用于待测气体进出的进气口、气泵和出气口，波分复用模块设置在气体吸收池内部。
28、在一些实施例中，气体吸收池的第一表面对应激光发射模块设置第一光窗组，该第一光窗组用于检测激光透射进入气体吸收池；
29、气体吸收池的第二表面对应激光探测模块设置第二光窗组，该第二光窗组用于检测激光射出气体吸收池进入激光探测模块。
30、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于上述方面的多组分气体的检测装置的温度控制方法，该温度控制方法配置成通过温度改变导致发射激光波段切换，该温度控制方法包括以下步骤：
31、获得检测装置开始工作的环境温度；
32、根据环境温度确定激光发射模块内的每个可调谐激光发射器的工作温度区间；
33、在每个可调谐激光发射器的工作温度区间内设置至少一个预设工作温度点；
34、分别加热每个可调谐激光发射器至其工作温度达到至少一个预设工作温度点；
35、当可调谐激光发射器的工作温度稳定在至少一个预设工作温度点时，通过激光探测模块获得待测气体的浓度。
36、在一些实施例中，根据环境温度确定激光发射模块内的每个可调谐激光发射器的工作温度区间还包括以下步骤：
37、获得对应于环境温度的待测气体的吸收峰波长λ1、λ2、λ3…λn，λ1＞λ2＞λ3…＞λn；
38、对应各吸收峰波长确定可调谐激光发射器的工作温度点t1、t2、t3…tn；
39、分别计算各吸收峰波长从λ2增加至λ1、从λ3增加至λ2…从λn增加至λn-1所需要的温度增量δt2-1、δt3-2…δtn-(n-1)。
40、在一些实施例中，分别加热每个可调谐激光发射器至其工作温度达到至少一个预设工作温度点还包括以下步骤：
41、根据环境温度，从工作温度点t1、t2、t3…tn中选择大于环境温度且与环境温度温差最小的工作温度点作为可调谐激光发射器的起始工作温度点；
42、启动温度控制模块加热升温至第一预设工作温度点，可调谐激光发射器发射对应于第一预设工作温度点处的吸收峰波长的检测激光；
43、随环境温度升高，当第n预设工作温度点为tn，n≥2，环境温度升高至大于tn时，以温度增量δtn-(n-1)继续加热升温至tn-1，激光发射模块发射对应于tn-1处的吸收峰波长λn-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多组分气体的检测装置，包括：
2.根据权利要求1所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
7.根据权利要求1-6中任一项所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
11.一种用于根据权利要求1-10中任一项所述的多组分气体的检测装置的温度控制方法，所述温度控制方法配置成通过温度改变导致发射激光波段切换，所述温度控制方法包括以下步骤：
12.根据权利要求11所述的温度控制方法，其特征在于，
13.根据权利要求12所述的温
...【技术特征摘要】
1.一种多组分气体的检测装置，包括：
2.根据权利要求1所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
7.根据权利要求1-6中任一项所述的多组分气体的检测装置，其特征在于，
8.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕志远，
申请(专利权)人：英特磊半导体技术上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。