【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气体检测，涉及ppm级高分辨率激光甲烷气体检测，特别涉及一种用于多反气室噪声抑制的调制解调方法。
技术介绍
1、根据联合国气候变化框架公约的数据，全球甲烷排放中，煤矿甲烷排放约占10％至15％，而风排瓦斯量占煤矿甲烷排放的70％以上。煤矿风排瓦斯量的精准计量装备是实现煤矿甲烷减排工作推进的重要保障，高精度激光甲烷检测装置是该装备的重要组成部分。随着ch4管控力度的加大，将为高精度激光甲烷检测装置带来持续增长的市场需求。
2、ppm级高分辨激光甲烷气体检测技术是煤矿风排瓦斯量精准计量的重要支撑。当前高分辨激光甲烷气体检测技术使用了多反气室增长吸收光程达到提高测量分辨率的目的，但是由于多次反射的存在，每次反射都存在部分后向散射光，叠加产生的光干涉效应相对于对射光路成倍增加，产生的噪声严重影响了低浓度甲烷气体检测的准确性。
3、目前的调制解调方法中，电流扫描采用锯齿波和正弦波进行叠加，其中锯齿波是固定步进的线性扫描，从激光器输出光强曲线上来看，是一条斜率为正的直线，如图所示1。锯齿波扫描通过硬件手段很容易实现，且输出波长发生漂移后，呈现出谐波信号整体漂移的特点，信号识别及补偿技术难度小。但是，由于锯齿波扫描光谱吸收段与非吸收段电流步进幅度相同，造成了有效吸收在信号中占比较低，整体信号信噪比不高，如图2所示。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于多反气室噪声抑制的调制解调方法，在锯齿波扫描的信号上叠加与气体吸收峰相似的高斯线型信
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种用于多反气室噪声抑制的调制解调方法，该方法包括：
4、s1、选取具有特定波长和电流调制率的dfb激光器；
5、s2、将锯齿波和正弦波进行叠加产生原始调制信号；
6、s3、根据锯齿波扫描光谱范围和气体光谱吸收峰对比关系，确定高斯信号幅值，生成高斯信号；
7、s4、将生成的高斯信号与所述原始调制信号结合得到变步进调制信号；
8、s5、将所述变步进调制信号作为驱动电流输入所述dfb激光器，驱动dfb激光器发射激光信号；
9、s6、所述激光信号通过气体后得到气体光谱信号。
10、进一步的，步骤s1中，激光器的波长应为甲烷气体的特征波长，如1550nm、1654nm、1653nm等。
11、进一步的，步骤s2中，正弦波频率应至少为锯齿波频率的100倍。
12、锯齿波和正弦波叠加产生的原始调制信号为：
13、
14、式中，f锯齿(n)表示锯齿波，f正弦(n)表示正弦波，a偏表示偏移量，a锯齿表示锯齿波幅值，f锯齿表示锯齿波频率，g表示采样频率，a正弦表示正弦波幅值，f正弦表示正弦波频率，n表示采样总量。
15、进一步的，步骤s4中，将生成的高斯信号与原始调制信号相乘得到变步进调制信号，如下所示：
16、
17、式中，d表示高斯信号幅值，b表示高斯信号中心位置，c表示标准差(也称为高斯rms宽值)，即对应半峰值宽度。通过融入高斯信号进行调制，使得电流调制不再局限于均匀的步进变化，而是根据高斯函数的特性，在特定区域实现更精细或更快速的扫描，从而提高检测系统的灵敏度和分辨率。
18、本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过在锯齿波扫描的信号上叠加与气体吸收峰相似的高斯线型信号，在非吸收段电流步进加大，扫描时间占比降低，在吸收段电流步进减小，扫描时间占比提高，在不改变电流扫描范围的情况下，有效提高吸收信号强度。与传统等步进调制技术相比，本专利技术可显著增强吸收信号的强度与幅值，进而大幅提高甲烷检测的信噪比，使得检测结果更加准确可靠。
19、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种用于多反气室噪声抑制的调制解调方法，其特征在于，选取具有特定波长和电流调制率的DFB激光器；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正弦波频率为所述锯齿波频率的100倍及以上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，锯齿波和正弦波叠加产生的原始调制信号为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将生成的高斯信号与所述原始调制信号相乘得到变步进调制信号，如下所示：
【技术特征摘要】
1.一种用于多反气室噪声抑制的调制解调方法，其特征在于，选取具有特定波长和电流调制率的dfb激光器；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正弦波频率为所述锯齿波频率的100倍及以上。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：张书林，邓飞，郭清华，伍玉山，孙世岭，于竞杰，王尧，梁光清，吴科，蒋洪庆，周德胜，但强，宋连洪，路萍，谈海，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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