br>[0071]为了拓展气体浓度的检测范围，可选地，在步骤(A4)中，处理器选择直接吸收光谱技术(处理高浓度的待测气体)或波长调制吸收光谱技术(处理低浓度的待测气体)去处理所述第一电信号。
[0072]为了检测不同楼层室内气体的含量，进一步地，无人机携带所述光源、探测器、光偏转模块、气体池飞到室外，所述光源发出的光射入室内。
[0073]为了降低无人机的载重量以提高无人机的续航能力，进一步地，所述处理器设置在监控室或监控车内；所述探测器通过无线方式将输出的电信号传送到所述处理器。
[0074]为了让业主掌握室内的安全状况，及早发现天然气泄漏等安全隐患，进一步地，所述气体遥测方法进一步包括以下步骤:
[0075](A5)若待测气体的含量C不为零，且呈递增趋势，提示报警，并将含量信息发送到业主的通信终端上。
[0076]实施例2:
[0077]根据本发明实施例1的气体遥测装置及方法在住宅楼各层房间内天然气泄漏检测中的应用例。
[0078]在该应用例中，仅有的一个光源采用DFB激光器，测量光的波长包括1651nm(对应到甲烷的吸收谱线)；通过调整激光器的驱动电流及工作温度去调制输出波长；分束器件采用半透半反镜；使用会聚透镜收集被窗户及墙壁反射的光，会聚后的光被第一探测器接收；气体池内密封有已知浓度的甲烷；无人机采用大疆无人机；激光器、探测器及光偏转模块、气体池、处理器均安装在无人机上。
[0079]图2示意性地给出了本发明实施例的光偏转模块的基本结构图，如图2所示，所述光偏转模块包括:
[0080]光入射面和光出射面间具有楔角的楔形透射器件11固定在连接件21的一侧，所述第一光束穿过所述楔形透射器件；连接件的另一侧固定有至少二个距离调节器31、32 ;至少二个距离调节器(采用压电材料)的长度可调，通过调整施加在距离调节器上的电压而改变调节器的长度，从而调整所述连接件相对于第一光束的倾斜程度，也即调整第一光束相对楔形透射器件的光入射面的入射角度。
[0081]在遥测装置的工作过程中:
[0082](BI)无人机携带所述光源、探测器、光偏转模块、气体池及处理器飞到室外；
[0083]定位步骤:需要调整无人机的位置，在楼房一层窗户外合适的检测位置处拍摄一幅模板图像并存储；
[0084]无人机爬升一定高度，该高度约等于楼房的层高。爬升的高度可以通过GPS控制，或者操作员大概估计一个高度。无人机悬停之后，所携带的摄像机拍摄一幅图像，软件提取图像上窗户的角点(角点提取可使用Harris算法或其他类似的图像特征提取算法)，然后与模板图像上窗户的角点位置进行匹配，如果角点在图像的位置以及相互的角度、距离与模板基本一致(可以设定三个比较阈值，当位置、角度和距离均小于给定阈值时，认为一致)，则匹配成功，表示定位成功，进入遥测步骤。如果上述信息差异较大，说明定位失败。
[0085]如果定位失败，尝试旋转无人机或者旋转所携带的摄像机一定角度，再次拍摄图像，按照上述匹配方法与模板图像进行匹配，如果匹配成功，则表示定位成功，进入遥测步骤。
[0086]如果调整无人机及摄像机姿态之后仍然未成功，则需要调整无人机的高度，上升或者下降一定距离，然后重复上述步骤，直到定位成功；
[0087](Al)激光器发出的测量光被分为第一光束和第二光束，所述测量光的波长覆盖甲烷的吸收谱线；
[0088](A2)所述第一光束穿过光偏转模块，之后穿过窗玻璃而射入室内，第一探测器将被室内甲烷吸收后被反射的第一光束转换为第一电信号，并传送到处理器；
[0089]所述第二光束穿过气体池内浓度已知的甲烷，第二探测器将射出的第二光束转换为第二电信号，并传送到处理器；
[0090](A3)处理器处理所述第二电信号，得出甲烷吸收二次谐波信号的强度与一次谐波信号的强度的比值为最大时对应的波长与甲烷吸收谱线间的偏差(在甲烷的吸收谱线处，甲烷吸收二次谐波信号的强度与一次谐波信号的强度的比值是最大的，预先储存在处理器内)，即得出所述光源的输出波长的漂移，若漂移超标，则调整所述光源的工作参数，如激光器工作温度或工作电流，进入步骤(Al);若未超标，进入步骤(A4);
[0091]处理器根据所述第一电信号得出第一光束在窗玻璃上的反射光间的干涉信号，若干涉超标，则调整所述光偏转模块相对入射的第一光束的倾斜角度，进入步骤(Al);若未超标，进入步骤(A4)；
[0092](A4)处理器选择直接吸收光谱技术(处理高浓度的甲烷)或波长调制吸收光谱技术(处理低浓度的甲烷)去处理所述第一电信号，从而获得室内甲烷的含量；
[0093](A5)若甲烷的含量C不为零，且呈递增趋势，提示报警，并将含量信息发送到业主的通信终端上。
[0094]实施例3:
[0095]根据本发明实施例1的气体遥测装置及方法在住宅楼各层房间内天然气泄漏检测中的应用例，与实施例2不同的是:
[0096]1.气体池和第二探测器集成在一起，气体池内密封有替代气体，该替代气体的吸收谱线和甲烷的吸收谱线均处于激光器的输出波长扫描范围内，对于该浓度已知的替代气体，气体吸收的二次谐波信号的强度与一次谐波信号的强度的比值在替代气体的吸收谱线处为最大，该最大值预先存储在处理器内；在遥测过程中，通过分析第二探测器输出的第二电信号，得出替代气体的吸收二次谐波信号的强度与一次谐波信号的强度的比值为最大时对应的波长与替代气体的吸收谱线间的偏差，即得出所述光源的输出波长的漂移。
[0097]2.在光会聚透镜的入射面的部分区域上镀反射膜，使得入射到该区域的测量光被反射，从而将测量光分为穿过光会聚透镜的第一光束和被反射膜反射的第二光束。
[0098]3.处理器安装在监测车内，与所述激光器的驱动模块以及探测器使用无线通信。
[0099]上述实施例仅是示例性地给出了检测室内空气中甲烷的情况，当然还可以是其它气体，如苯系物、甲醛、煤气等有毒、有害气体及易燃易爆气体，对于本领域的技术人员来说，这些气体检测的【具体实施方式】，在上述实施例的基础上是不需要付出创造性即可得出的。
【主权项】
1.气体遥测装置，其特征在于:所述气体遥测装置包括: 光源，仅有的一个光源发出的测量光的波长覆盖待测气体、气体池内的浓度已知的气体的吸收谱线； 分束器件，所述分束器件用于将所述测量光分出第一光束和第二光束，所述第一光束穿过待测区域； 光偏转模块，所述光偏转模块用于改变第一光束的行进方向； 气体池，所述第二光束穿过所述气体池，所述气体池容纳浓度已知的气体； 第一探测器，所述第一探测器用于将穿过待测区域的第一光束转换为第一电信号，并传送到处理器； 第二探测器，所述第二探测器用于将穿过所述气体池的第二光束转换为第二电信号，并传送到处理器； 处理器，所述处理器用于调整所述光源的工作参数，使所述第二电信号对应的光源的漂移未超标；用于调整所述光偏转模块相对入射的第一光束的倾斜角度，使得第一电信号对应的第一光束在待测区域内反射体上的反射光间的干涉未超标。2.根据权利要求1所述的气体遥测装置，其特征在于:所述气体遥测装置进一步包括: 无人机，所述光源、第一和第二探测器、光偏转模块、气体池安装在所述无人机上。3.根据权利要求1所述的气体遥测装置，其特征在于:所述光偏转模块进一步包括: 楔形透射器件，所述楔形透射器件固定在连接件的一侧，所述第一光束穿过所述楔形透射器件； 连接件，所述连接件的另一侧固定有至少二个距离调节器； 至少二个距离调节器，所述至少二个距离调节器的长度可调，用于调整所述连接件相对于第一光束的倾斜程度。4.根据权利要求3所述的气体遥测装置，其特征在于:所述距离调节器采用压电材料。5.根据权利要求1所述的气体遥测装置，其特征在于:所述浓度已知的气体与待测气体是相同或不同的气体。6.根据权利要求1所述的气体遥测装置，其特征在于:所述光源为激光器。7.气体遥测方法，所述气体遥测方法包括以下步骤: (A1)光源发出的测量光被分为第一光束和第二光束，所述测量光的波长覆盖待测气体、浓度已知的气体的吸收谱线； (A2)所述第一光束穿过光偏转模块，之后射入待测区域内，第一探测器将被待测气体吸收后的第一光束转换为第一电信号，并传送到处理器； 所述第二光束穿过浓度已知的气体，第二探测器将射出的第二光束转换为第二电信号，并传送到处理器； (A3)处理器根据所述第二电信号得出所述光源的漂移，若漂移超标，则调整所述光源的工作参数，进入步骤(A1);若未超标，进入步骤(A4); 处理器根据所述第一电信号得出第一光束在待测区域内反射体上的反射光间的干涉信号，若干涉超标，则调整所述光偏转模块相对入射的第一光束的倾斜角度，进入步骤(A1);若未超标，进入步骤(A4)； (A4)处理器根据光谱技术处理所述第一电信号，从而获得待测气体的含量。8.根据权利要求7所述的气体遥测方法，其特征在于:在步骤(A4)中，处理器选择直接吸收光谱技术或波长调制吸收光谱技术去处理所述第一电信号。9.根据权利要求7所述的气体遥测方法，其特征在于:所述光偏转模块的调整方式为: 调整安装在连接件一侧的至少二个距离调节器的长度，使得安装在所述连接件另一侧的楔形透射器件相对测量光的倾斜程度发生变化，从而调整第一光束穿过所述楔形透射器件后的偏转角度。10.根据权利要求9所述的气体遥测方法，其特征在于:所述距离调节器采用压电材料。
【专利摘要】本发明提供了气体遥测装置及方法，所述气体遥测装置包括：光源发出的测量光的波长覆盖待测气体、气体池内气体的吸收谱线；分束器件用于将所述测量光分出第一光束和第二光束，所述第一光束穿过待测区域；光偏转模块用于改变第一光束的行进方向；气体池，所述第二光束穿过所述气体池，所述气体池容纳浓度已知的气体；第一探测器用于将穿过待测区域的测量光转换为第一电信号，并传送到处理器；第二探测器用于将穿过所述气体池的第二光束转换为第二电信号，并传送到处理器；处理器用于调整所述光源的工作参数，使所述第一电信号对应的光源的漂移未超标；用于调整所述光偏转模块相对入射的第一光束的倾斜角度，使得第一光束在待测区域内反射体上的反射光间的干涉未超标。本发明具有高精度、结构简单、成本低等优点。
【IPC分类】G01N21/39, G01N21/31
【公开号】CN105319173
【申请号】CN201510830103
【发明人】向少卿, 王瑞, 朱雪洲, 孙文婷, 李一帆
【申请人】上海禾赛光电科技有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月25日