激光检测模块中有多个激光器，可根据待测气体的种类进行选择，以发出不同波段的激光检测不同种类的待测气体。且该激光检测模块中预留有多个激光器接口，用于后续增加监测气体时安装对应波段的激光器。
[0032]该调制电路用于产生激光驱动器所需的调制波形;该温控电路用于控制激光器的温度;该调制电路和温控电路二者结合使得激光器能发出对应波段的激光;该前置调理放大电路用于调理并放大来自于光电探测器的电信号；该模/数转换电路用于将电信号转换成数字信号;该锁相放大器用于降低信号中的噪声，提取有用信号。
[0033]本发明的一个实施例中，传输线路包括检测激光的传输和电能传输两部分，两者之间相互独立，分别用于传递激光和传输电能；该检测激光通过传输线路中的光纤传递到分光器，再利用分光器获取多路子激光后传递到各个现场光学气室，接着光纤传递从现场光学气室出来的激光到光合路器;该电能是用来给现场光学气室的可更换式吸气栗和气体干燥器供电。
[0034]现场光学气室包括过滤网、可更换式吸气栗、气体干燥器和光学气室四部分组成；该过滤网安装在可更换式吸气栗口，用于滤除气体中的颗粒;该可更换式吸气栗，用于将现场气体吸入光学气室;该气体干燥器用于去除气体中的水蒸气，以保证进入现场光学气室的待测气体为干燥气体;该光学气室里面为待测气体，激光通过光纤进入光学气室，通过光学气室内的反射装置多次反射穿透光学气室内的待测气体。
[0035]本发明实施例的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统的具体工作流程如下:
[0036]控制人员确定需要检测的气体，选择能发出对应波长的激光器。在数字处理模块中的温控电路和调制电路以及激光检测模块中的激光驱动器的共同作用下，激光器产生用于检测待测气体的激光，通过传输线路中的光纤传输线路将该激光传往现场光学气室。同时，室内主机将通过电能传输启动可更换式吸气栗和气体干燥器将干燥的洁净的现场气体吸入光学气室内。
[0037]激光通过光纤向下传送，利用分光器的时分复用功能将激光分为多路子激光，一路子激光对应一台现场光学气室。但每次仅开启一路子激光，并通过光纤传入对应的现场光学气室，即同一时刻只有一台现场光学气室完成检测。因此只有第一路子激光检测结束以后，第二路子激光才会由光纤传递到二号现场光学气室，这样在一个检测周期内每个气室依次被检测一次。
[0038]以某一路子激光为例，该路子激光通过光纤传入光学气室，多次穿透气室内的待测气体，按照待测气体浓度发生线性衰减，然后由光合路器接收这一路子激光。接着光电探测器将衰减后的子激光转换为相应的电信号，再经由前置调理放大电路进行调理放大、模/数转换电路转换成数字信号以及锁相放大器降低信号中的噪声，提取有用信号后由MCU处理器转化为浓度数据，并将浓度数据实时显示在室内主机的主机触摸屏上，以便控制室用户查看，若浓度异常则启动声光报警设备进行报警。
[0039]本发明中激光检测模块的激光器有多个，在需要检测不同气体时，只需根据待测气体的种类选择能发出对应波长的激光器即可。
[0040]本发明可实现多点监测，多种类气体监测，能应用于多种场合，后续改进成本低，扩展性能强。此外，本发明的现场光学气室结构简单，便于维修或更换，降低了整套系统的成本。
[0041 ]本发明实施例的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其监测范围如图4的方框中所示，另外本发明可监测的气体还包括二氧化碳气体。
[0042]本发明可应用于煤炭生产、天然气开采流通和储存、制药等多种场合。
[0043]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，包括多个现场光学气室、传输线路以及室内主机三部分； 该室内主机产生多束检测激光，并通过光纤传输线路将检测激光传输到多个现场光学气室内，该多个现场光学气室将待测气体吸入，并通过其内设置的反射装置让激光多次反射穿透待测气体;经多次反射后的激光信号再通过传输线路返回给室内主机，室内主机对返回的激光信号进行处理、分析和识别，得到待测气体的种类和浓度信息并予以显示。2.根据权利要求1所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，所述室内主机包括主机触摸屏、MCU处理器、数字处理模块和激光检测模块； 该主机触摸屏用于接收用户输入和展示检测结果； 该MCU处理器用于控制数字处理模块和激光检测模块，并汇总检测结果，处理用户输入数据； 该数字处理模块包括调制电路、温控电路、前置调理放大电路、模/数转换电路和锁相放大电路，用于产生调制波形、控制激光器温度和处理检测数据； 该激光检测模块包括激光驱动器、激光器、分光器、光合路器和光电探测器，用于产生多路检测激光和接收从现场光学气室返回的各路激光信号，并将其转换成电信号；该激光检测模块中有多个激光器，根据待测气体的种类进行选择，以发出不同波段的激光检测不同种类的待测气体。3.根据权利要求2所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，所述现场光学气室包括过滤网、可更换式吸气栗、气体干燥器和光学气室； 该过滤网安装在可更换式吸气栗的栗口，用于滤除气体中的颗粒;该可更换式吸气栗，用于将现场气体吸入光学气室； 该气体干燥器用于去除气体中的水蒸气，以保证进入现场光学气室的待测气体为干燥气体； 该光学气室内设有反射装置，激光由光纤传输线路进入光学气室，并通过反射装置多次反射穿透光学气室内的待测气体。4.根据权利要求2所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，所述传输线路包括检测激光的光纤传输线路和电能传输线路两部分，两者之间相互独立，分别用于传递激光和传输电能； 该检测激光通过传输线路中的光纤传递到分光器，再利用分光器获取多路子激光后传递到各个现场光学气室，接着光纤传递从现场光学气室出来的激光到光合路器； 电能的传输用于给现场光学气室供电。5.根据权利要求3所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，该激光检测模块中预留有多个激光器扩展接口，用于后续增加监测气体时安装对应波段的激光器。6.根据权利要求1所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，该现场光学气室中还设有报警模块，用于在待测气体浓度超出预设值时，进行现场声光报警。7.根据权利要求2所述的基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，其特征在于，所述激光器产生的激光通过光纤向下传送，分光器将其分为多路子激光，一路激光对应一台现场光学气室，每次分光器中仅一路子激光开启，并通过光纤传入对应的现场光学气室。
【专利摘要】本发明公开了一种基于TDLAS的多组分气体多点监测系统，包括多个现场光学气室、传输线路以及室内主机三部分；该室内主机产生多束检测激光，并通过光纤传输线路将检测激光传输到多个现场光学气室内，该多个现场光学气室将待测气体吸入，并通过其内设置的反射装置让激光多次反射穿透待测气体；经多次反射后的激光信号再通过光纤传输线路返回给室内主机，室内主机对返回的激光信号进行处理、分析和识别，得到待测气体的种类和浓度信息并予以显示。本发明可实现多点监测和多种类气体监测，能应用于多种场合，且后续改进成本低。
【IPC分类】G01N21/39
【公开号】CN105510276
【申请号】CN201510870323
【发明人】李锋, 钱进, 周斌, 汪磊, 陈悦
【申请人】武汉阿卡瑞思光电自控有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月1日