一种气体浓度测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种气体浓度测量方法及装置，通过将第一方波信号与三角波信号进行叠加，再将所得第一叠加信号与正弦波信号进行叠加，得到第二叠加信号后，使用第二叠加信号对光源进行调制，并将得到的预设波长的第一激光信号射入待测气体，获取从待测气体射出的第二激光信号，并将其转换成光强信号输出，接收第二方波信号发生器输出的第二方波信号，将其作为本频信号对光强信号进行处理，得到二次谐波信号，对二次谐波信号进行放大得到待测谐波信号，并对其进行分析确定待测气体的浓度。本发明专利技术通过从光强信号中得到二次谐波信号，并对该二次谐波信号进行放大，使得到的待测谐波信号的信噪比和强度得到提高，从而提高了待测气体浓度的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种气体浓度测量方法及装置，通过将第一方波信号与三角波信号进行叠加，再将所得第一叠加信号与正弦波信号进行叠加，得到第二叠加信号后，使用第二叠加信号对光源进行调制，并将得到的预设波长的第一激光信号射入待测气体，获取从待测气体射出的第二激光信号，并将其转换成光强信号输出，接收第二方波信号发生器输出的第二方波信号，将其作为本频信号对光强信号进行处理，得到二次谐波信号，对二次谐波信号进行放大得到待测谐波信号，并对其进行分析确定待测气体的浓度。本专利技术通过从光强信号中得到二次谐波信号，并对该二次谐波信号进行放大，使得到的待测谐波信号的信噪比和强度得到提高，从而提高了待测气体浓度的测量精度。【专利说明】一种气体浓度测量方法及装置
本专利技术涉及气体测量
，更具体的说是涉及一种气体浓度测量方法及装置。
技术介绍
随着人类生存环境的恶化，环境污染对人类的健康和安全的影响日益成为人们密切关注的问题，而工业生产作为造成环境污染的主要因素之一，对其环境的检测也已成为当今技术研究的重点，尤其是对其生产过程中产生的气体浓度的检测。如今，随着半导体激光吸收光谱技术的发展，得知被测气体只能够对特定波长的激光进行吸收，又根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律得知,半导体激光穿过被测气体的光强衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系，因此，在实际应用中可通过测量待测气体对激光的衰减来测量气体的浓度。目前，通常都是采用激光气体分析仪来实现对待测气体浓度的检测，其中，该激光气体分析仪包括发射单元、测量气室、接收单元和分析仪单元，通过发射单元发出特定波长的激光束，穿过测量气室(其内部是待测气体)之后，由所述接收单元接收穿过待测气体的信号，并将其转换成光强信号，并通过所述分析单元对光强信号以及发射单元发出的激光信号进行分析，从而确定待测气体的浓度。其中，所述发射单元包括可调谐激光二极管和光源驱动器，该可调谐发光二极管是由光源驱动器提供其工作所需的温度和电流，并通过所述温度和电流来控制发出的激光的波长，所以，对于上述特定波长的激光束可通过温度或电流两种调节方式来获得，而由于对可调谐激光二极管的电流信号进行调节的方式能够获取较快的频率调谐速度，所以，在实际应用中，通常都是采用电流调节方式，即通过一锯齿波信号对所述光源驱动器输出的驱动信号进行调制，从而实现对可调谐激光二极管的电流信号的调制，进而得到具有特定波长的激光束。但是，由于激光气体分析仪光源(即所述可调谐激光二极管)发出的激光束的光强本身就很微弱，接收单元接收到的穿过待测气体的激光信号的光强必然会更加微弱，这样很难根据光强的衰减信息精确地分析出待测气体的浓度，大大影响了待测气体浓度的测量精度；另外，由于受检测环境的影响，上述激光气体分析仪光源调制与解调方法得到的光强信号中干扰信号很多，使得所述光强信号的信噪比较低，大大影响了待测气体浓度的测量精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种气体浓度测量方法与装置，解决了现有技术中因接收单元接收到的光强信号微弱以及信噪比低，而影响待测气体浓度的测量精度的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案:一种气体浓度测量方法，包括:对第一方波信号与三角波信号进行叠加,得到第一叠加信号；对所述第一叠加信号与正弦波信号进行叠加，得到第二叠加信号；使用所述第二叠加信号对光源进行调制，得到预设波长的第一激光信号，并将所述第一激光信号射入待测气体；获取从所述待测气体射出的第二激光信号，并将所述第二激光信号转换成光强信号输出；接收第二方波发生器发送的第二方波信号，并将所述第二方波信号作为本频信号，对所述光强信号进行处理，得到二次谐波信号；对所述二次谐波信号进行放大，得到待测谐波信号；对所述待测谐波信号进行分析，确定待测气体的浓度。优选的，所述第一方波信号的频率为第一预设频率，所述三角波信号的频率为第二预设频率，所述正弦波信号的频率为第三预设频率；所述第二方波信号的频率为第四预设频率，其中，所述第一预设频率等于所述第二预设频率，所述第一预设频率、所述第二预设频率均小于所述第三预设频率，所述第四预设频率是所述第三预设频率的2倍。优选的，所述获取所述待测气体射出的第二激光信号，并将所述第二激光信号转换成光强信号输出具体为:通过光电探测器获取经所述待测气体吸收后射出的第二激光信号，并将所述第二激光信号转换成光强信号输出。—种气体浓度测量装置，包括:激光气体分析仪，第一方波发生器、第二方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器，第一叠加单元、第二叠加单元、处理单元和放大单元，其中，所述第一叠加单元的输入端分别与所述第一方波发生器的输出端和所述三角波发生器的输出端相连；所述第二叠加单元的输入端分别与所述第一叠加单元的输出端和所述正弦波发生器的输出端相连，输出端与所述激光气体分析仪的发射单元相连；所述处理单元的输入端分别与所述第二方波发生器输出端和所述激光气体分析仪的接收单元的输出端相连，输出端与所述放大单元的输入端相连；所述放大单元的输入端与所述激光气体分析仪的分析单元相连。优选的，所述处理单元具体为混频器。优选的，所述第一叠加单元和所述第二叠加单元均为加法器。优选的，所述放大单元具体为运算放大器。优选的，所述接收单元具体为光电探测器。优选的，所述发射单元包括相连的可调谐激光二极管和光源驱动器，其特征在于，所述第二叠加单元的输出端与所述发射单元相连具体为:所述第二叠加单元的输出端与所述光源驱动器相连。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种气体浓度测量方法及装置，通过将第一方波信号与三角波信号进行叠加后，再将所得第一叠加信号与较高频率的正弦波信号进行叠加，得到第二叠加信号，并将其发送给所述装置的发射单元，用来完成对该发射单元要发出的激光信号的调制，得到所需的第一激光信号，并将其射入测量气室中，之后，由接收单元对待测气体吸收后发出的激光信号进行检测，并将检测到的第二激光信号转换成光强信号后发送给处理单元，由该处理单元以接收到的第二方波信号为本频信号，对所述光强信号进行处理，得到该光强信号中的基波信号的二次谐波信号，相对于包含有各种干扰信号的光强信号，本专利技术所得二次谐波信号的信噪比较大，且经过放大单元对所述二次谐波信号的放大处理后，又进一步增强了所述二次谐波信号的幅值，从而使得放大处理得到的待测谐波信号的信噪比和强度，均比接收单元直接输出的光强信号的信噪比和强度大，这大大提高了对所述待测谐波信号进行分析所得待测气体浓度的精度。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种气体浓度测量方法的实施例1的流程图；图2为本专利技术一种气体浓度测量装置的实施例1的结构示意图；图3为本专利技术一种光源的调制信号的波形示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体浓度测量方法，其特征在于，包括：对第一方波信号与三角波信号进行叠加，得到第一叠加信号；对所述第一叠加信号与正弦波信号进行叠加，得到第二叠加信号；使用所述第二叠加信号对光源进行调制，得到预设波长的第一激光信号，并将所述第一激光信号射入待测气体；获取从所述待测气体射出的第二激光信号，并将所述第二激光信号转换成光强信号输出；接收第二方波发生器发送的第二方波信号，并将所述第二方波信号作为本频信号，对所述光强信号进行处理，得到二次谐波信号；对所述二次谐波信号进行放大，得到待测谐波信号；对所述待测谐波信号进行分析，确定待测气体的浓度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：牛麒斌，曾繁华，张永鹏，金多，
申请(专利权)人：重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：