激光气体光机信号调节系统的制作方法

文档序号:10854321阅读:387来源:国知局
激光气体光机信号调节系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光气体光机信号调节系统,解决了目前激光气体检测光机信号调节不准确的技术问题。该系统基于可调谐二极管吸收光谱技术对激光器进行信号调制,其系统包括激光气体光机模块,主控STM32,可调谐二极管激光器及其驱动装置,固定增益放大电路,光电探测器,示波器。其中可充电电池组对主控STM32、可调谐二极管激光器及其驱动装置、固定增益放大电路进行供电。可调谐二极管发出的激光经过墙面漫反射,由另一侧的菲涅耳聚焦透镜聚焦光返回后光电探测器进行接收,固定增益放大电路进行放大处理接入示波器,可以调节到最优信号强度。
【专利说明】
激光气体光机信号调节系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及光机信号调节技术,具体为一种激光气体光机信号调节系统。
【背景技术】
[0002]随着可调谐半导体激光吸收光谱(Tunab I e D1de Laser Absorpt1nSpectroscopy)气体检测技术的发展,其方法具有高灵敏、高分辨率及快速响应等优点,广泛的应用在气体检测上。随着天然气使用量巨增,天然气地下和地面管网的铺设数量总长也超过了 7万公里。管道由于跨度大,维护比较困难,受自然灾害或者人为因素导致天然气泄漏事故也时有发生。随着时间推移,天然气输送管道老化率增加,对天然气泄漏进行监测和报警的需求也更加迫切。
[0003]传统光机模块调节在光线较暗的地方进行,采用红光激光笔接入到准直器中,察看菲涅耳聚焦透镜的焦点,再将探测器调节到焦点上。但红光激光笔的波段在650nm,而探测甲烷激光器波段在1654nm,波段相差较大,并且光斑也不相同,造成光机模块信号调节并非最优,将会降低信号调节强度。
[0004]除此之外,在光线较暗的地方调节光路,有很多不可控的因素,菲涅耳透镜的焦点在不同的距离的反射物的焦点也不固定,只要用指示光调节偏差一点,就可能导致探测信号完全丢失。
[0005]因此,非常需要一种可以在复杂环境进行光机信号的调节装置、确保漫反射回来的光电信号始终聚焦在探测器上。

【发明内容】

[0006]本实用新型为解决目前半导体激光吸收光谱技术中的光机模块在进行调节时存在不精确的技术问题,提供一种激光气体光机信号调节系统。
[0007]本实用新型是采用如下技术方案实现的:一种激光气体光机信号调节系统,包括微处理器、可调谐二极管激光器及激光器驱动电路、光电探测器、固定增益放大电路、可充电电池组、菲涅耳聚焦透镜光机筒和示波器;所述菲涅耳聚焦透镜光机筒包括一个两端开口的筒体以及固定在筒体一端开口处的菲涅耳聚焦透镜,菲涅耳聚焦透镜光机筒内部靠近菲涅耳聚焦透镜的位置处固定有一个出射光路与菲涅耳聚焦透镜主光轴共轴且向外的激光发射准直器;菲涅耳聚焦透镜光机筒内部固定有一个三维平移台;所述光电探测器固设在三维平移台的活动端上且其接收端朝向菲涅耳聚焦透镜一侧;所述微处理器的信号输出端与激光器驱动电路的信号输入端相连接,光电探测器的信号输出端通过固定增益放大电路分别与微处理器和示波器的信号输入端相连接;微处理器、激光器驱动电路和固定增益放大电路均通过可充电电池组供电。
[0008]微处理器采用主控STM32。
[0009]激光器发出的激光接入图1激光发射准直器上,激光经过墙面漫反射,由图1菲涅耳聚焦透镜聚焦后返回光电探测器进行接收,光电探测器连接固定增益放大电路,激光器发射的调制信号就会被接收,通过示波器查看信号,可以确定激光器信号经过漫反射回来的信号强度,分别对光机三维平移台的x、Y、z轴向进行调解,诸如调节X轴调节螺栓对X轴调节,调节Y轴调节螺栓对Y轴调节,调节Z轴调节螺栓对Z轴调节,每对一个轴进行调节均有信号由弱变强、由强变弱的过程,将其调整到三轴方向均是最强的位置再进行联调,再次确认信号为最大信号。
[0010]所述的光机调整结构工作框图如图2所示,可充电电池组给以下电路供电:主控STM32,激光器驱动电路,固定增益放大电路。激光器驱动电路驱动可调谐二极管激光器发射激光到墙面上,其中激光器发射激光与菲涅耳聚焦透镜同轴发射,激光器所发射的激光通过漫反射由菲涅耳聚焦透镜光机筒接收,通过调节三维平移台将漫反射回来的光由光电探测器接收,通过固定增益放大电路放大,再由主控STM32进行数据处理和示波器查看信号,实现了光机信号的调节。
[0011]本实用新型公开了一种激光气体光机信号调节系统。可以在复杂环境进行激光信号光机信号的调节。该系统基于可调谐二极管吸收光谱技术,利用半导体激光窄线宽、快速调谐特性,通过探测器接收信号固定放大处理,可以调节确定光机信号的最优信号,确保信号始终坐落在探测器上。
【附图说明】
[0012]图1本实用新型内部结构示意图。
[0013]图2本实用新型的工作原理框图。
[0014]1-可充电电池组,2-微处理器,3-激光器驱动电路,4-可调谐二极管激光器,5-菲涅耳聚焦透镜光机筒,6-菲涅耳聚焦透镜,7-光电探测器,8-固定增益放大电路,9-示波器,10-激光发射准直器,11-准直器固定座,12-准直器固定座调节螺栓,13-底板,14-探测器固定座,15-Χ轴移动平台,16-第一连接块,17-Υ轴移动平台,18-第二连接块,19-第三连接块,20-Ζ轴移动台,21-Χ轴调节螺栓,22-Υ轴调节螺栓,23-Ζ轴调节螺栓。
【具体实施方式】
[0015]一种激光气体光机信号调节系统,包括微处理器2、可调谐二极管激光器4及激光器驱动电路3、光电探测器7、固定增益放大电路8、可充电电池组1、菲涅耳聚焦透镜光机筒5和示波器9;所述菲涅耳聚焦透镜光机筒5包括一个两端开口的筒体以及固定在筒体一端开口处的菲涅耳聚焦透镜6,菲涅耳聚焦透镜光机筒5内部靠近菲涅耳聚焦透镜6的位置处固定有一个出射光路与菲涅耳聚焦透镜6主光轴共轴且向外的激光发射准直器10;菲涅耳聚焦透镜光机筒5内部固定有一个三维平移台;所述光电探测器7固设在三维平移台的活动端上且其接收端朝向菲涅耳聚焦透镜6—侧;所述微处理器2的信号输出端与激光器驱动电路3的信号输入端相连接,光电探测器7的信号输出端通过固定增益放大电路8分别与微处理器2和示波器9的信号输入端相连接;微处理器2、激光器驱动电路3和固定增益放大电路8均通过可充电电池组I供电。
[0016]微处理器2采用主控STM32。
[0017]所述激光发射准直器10通过准直器固定座11设在在菲涅耳聚焦透镜光机筒5内部;准直器固定座11上设有上下调节机构并通过上下调节机构与激光发射准直器10相连接。通过准直器固定座调节螺栓12调节激光发射准直器10的位置。
[0018]所述三维平移台包括水平固定在菲涅耳聚焦透镜光机筒5内壁底部的底板13;还包括安装在底板13上的X轴调节块,X轴调节块上安装有Y轴调节块,Y轴调节块上安装有Z轴调节块;所述光电探测器7通过探测器固定座14安装在Z轴调节块上;所述X轴调节块、Y轴调节块、Z轴调节块均采用丝杠螺母机构实现各自轴向的位置调节。
[0019]可调谐二极管激光器由锯齿波对其进行调制,使其输出按照锯齿波规律变化的连续激光,激光接入到同轴(离轴)光机调节装置中,探测器和固定增益放大电路对接收到的信号进行放大处理,本系统可以简化激光光机信号调节。
[0020]所述的固定增益放大电路对发出的激光漫反射回来的信号进行固定放大,可按相同光机结构形成一个标准,激光器光纤头接上光纤法兰,加上保护冒,可以保护激光器光纤头不受损伤。
[0021]底板13上可以设置滑轨,所述X轴调节块包括安装在底板13上的X轴丝杠螺母机构以及安装在X轴丝杠螺母机构丝杠上的X轴移动平台15;X轴移动平台15同时可沿滑轨滑动;X轴丝杠螺母机构通过第一连接块16安装在底板13上;所述Y轴调节块包括安装在X轴移动平台15上表面的Y轴丝杠螺母机构以及安装在Y轴丝杠螺母机构丝杠上的Y轴移动平台17;所述Y轴丝杠螺母机构通过第二连接块18安装在X轴移动平台15上;还包括竖直固定在Y轴移动平台17上的第三连接块19;所述Z轴调节块包括安装在第三连接块19竖直面上的Z轴丝杆螺母机构以及安装在Z轴丝杆螺母机构丝杠上的Z轴移动台20;所述光电探测器7通过探测器固定座14安装在Z轴移动台20上;X轴调节螺栓21、Y轴调节螺栓22、Z轴调节螺栓23分别用于调节X轴丝杠螺母机构丝杠、Y轴丝杠螺母机构丝杠和Z轴丝杠螺母机构丝杠的移动。
【主权项】
1.一种激光气体光机信号调节系统,其特征在于,包括微处理器(2)、可调谐二极管激光器(4)及激光器驱动电路(3)、光电探测器(7)、固定增益放大电路(8)、可充电电池组(1)、菲涅耳聚焦透镜光机筒(5)和示波器(9);所述菲涅耳聚焦透镜光机筒(5)包括一个两端开口的筒体以及固定在筒体一端开口处的菲涅耳聚焦透镜(6),菲涅耳聚焦透镜光机筒(5)内部靠近菲涅耳聚焦透镜(6)的位置处固定有一个出射光路与菲涅耳聚焦透镜(6)主光轴共轴且向外的激光发射准直器(10);菲涅耳聚焦透镜光机筒(5)内部固定有一个三维平移台;所述光电探测器(7)固设在三维平移台的活动端上且其接收端朝向菲涅耳聚焦透镜(6) —侧;所述微处理器(2)的信号输出端与激光器驱动电路(3)的信号输入端相连接,光电探测器(7)的信号输出端通过固定增益放大电路(8)分别与微处理器(2)和示波器(9)的信号输入端相连接;微处理器(2)、激光器驱动电路(3)和固定增益放大电路(8)均通过可充电电池组(I)供电。2.如权利要求1所述的激光气体光机信号调节系统,其特征在于,微处理器(2)采用主控STM32。3.如权利要求1或2所述的激光气体光机信号调节系统,其特征在于,所述激光发射准直器(10)通过准直器固定座(11)设在在菲涅耳聚焦透镜光机筒(5)内部;准直器固定座(11)上设有上下调节机构并通过上下调节机构与激光发射准直器(10)相连接。4.如权利要求3所述的激光气体光机信号调节系统,其特征在于,所述三维平移台包括水平固定在菲涅耳聚焦透镜光机筒(5)内壁底部的底板(13);还包括安装在底板(13)上的X轴调节块,X轴调节块上安装有Y轴调节块,Y轴调节块上安装有Z轴调节块;所述光电探测器(7)通过探测器固定座(14)安装在Z轴调节块上;所述X轴调节块、Y轴调节块、Z轴调节块均采用丝杠螺母机构实现各自轴向的位置调节。
【文档编号】G01N21/39GK205538668SQ201620335501
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】袁松, 施小东, 李明星, 常代有
【申请人】山西中科华仪科技有限公司
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