一种气体分压力的检测方法

本发明属于基于tdlas的气体检测方法，具体涉及一种气体分压力的检测方法。

背景技术：

1、可调谐半导体激光器吸收光谱(tdlas)是利用可调谐半导体激光二极管的窄线宽和输出波长温度、电流调谐特性实现对分子的吸收线进行测量、分析,得到分子性质或浓度的结果的光谱分析方法，已经发展成为了非常灵敏和常用的大气中痕量气体的监测技术，它具有高选择性、速度快，灵敏度高的优点，是一种对所有在红外有吸收的活跃分子都有效的通用技术。

2、可调谐半导体激光器吸收光谱技术相接近主要有傅里叶变换红外光谱技术、激光诱导荧光技术、差分吸收激光雷达和差分光学吸收光谱，傅里叶变换红外光谱计算过程耗时长，无法完成对气体的实时监测，探测系统需要冷却，设备体积庞大，价格昂贵，不适合便携要求的复杂环境的现场作业，测量结果受水蒸气、co2等干扰影响较大，对痕量气体的探测灵敏度不够高，激光诱导荧光使用的光源存在功率不够大、光波长范围有限的缺点，不能进行多种物质的同时检测，且同时检测前需要对被测气体进行消解，进而不能完成气体的实时监测，差分吸收激光雷达的吸收雷达系统复杂，成本高，差分光学吸收光谱仅对具有窄带吸收特性的气体分子存在适用性，具有外部环境要求较高、操作繁琐等缺点，因此，需要一种气体分压力的检测方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种气体分压力的检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气体分压力的检测方法，包括以下步骤：

3、s1：基于可调谐半导体激光器吸收光谱技术，建立tdlas气体检测系统，对系统的各个模块进行了设计，确定了各模块中硬件的选型和参数的选择，对被测气体压力进行测量；

4、s2：然后利用tdlas控制器的温度模块对激光器进行温度调节，将激光器波长调节至被测气体吸收谱线附近；

5、s3：对tdlas控制器中的信号发生器产生的低频锯齿波和高频正弦波的电压信号进行叠加，并将其转化为电流信号注入到激光器中，从而产生特定波长的调制激光；

6、s4：激光经准直器准直后，进入含有被测气体的封闭气池中，在气池中进行多次反射后射出被光电探测器接收；

7、s5：经光电转换后，出射信号经前置放大进入锁相放大器处理,利用锁相放大器实现对谐波信号的提取，采集得到一个与被测气体压力成正比的电学信号；

8、s6：将二次谐波信号输入至计算机中进行二次谐波采集，用小波阈值去噪算法对原始tdlas二次谐波信号进行降噪处理，利用小波变换的数据预处理方法对信号进行噪声滤除以及基线校正，在数据处理时应用差分折返算法解决部分气体存在的二次谐波检测谱峰重叠的问题，将重叠的谱线完全分离，解决相邻峰干扰对气体浓度反演精确度的干扰；

9、s7：最后依据公式计算出气体压强。

10、方案中需要说明的是，所述s1中tdlas气体检测系统包括光源模块、tdlas控制器、气体吸收模块、信号接收与采集模块和上位机软件界面。

11、进一步值得说明的是，所述光源模块包括激光器和激光准直器，tdlas控制器集成了温度控制器、电流控制器、信号发生器和锁相放大器。

12、与现有技术相比，本发明提供的气体分压力的检测方法，至少包括如下

13、有益效果：

14、(1)本发明速度快、灵敏度高、精度高、抵抗干扰能力强，同时利用tdlas技术可实现对气体压力的精确测量，有利于co2浓度的准确监测与评估，为实现降碳目标提供帮助。

技术特征：

1.一种气体分压力的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种气体分压力的检测方法，其特征在于：所述s1中tdlas气体检测系统包括光源模块、tdlas控制器、气体吸收模块、信号接收与采集模块和上位机软件界面。

3.根据权利要求2所述的一种气体分压力的检测方法，其特征在于：所述光源模块包括激光器和激光准直器，tdlas控制器集成了温度控制器、电流控制器、信号发生器和锁相放大器。

技术总结
本发明公开了一种气体分压力的检测方法，属于基于TDLAS的气体检测方法技术领域，针对了不能进行多种物质的同时检测，且同时检测前需要对被测气体进行消解，进而不能完成气体的实时监测，差分吸收激光雷达的吸收雷达系统复杂，成本高，差分光学吸收光谱仅对具有窄带吸收特性的气体分子存在适用性，具有外部环境要求较高、操作繁琐等缺点的问题，包括S1：基于可调谐半导体激光器吸收光谱技术，建立TDLAS气体检测系统，对系统的各个模块进行了设计，确定了各模块中硬件的选型和参数的选择；本发明速度快、灵敏度高、精度高、抵抗干扰能力强，同时利用TDLAS技术可实现对气体压力的精确测量，有利于CO2浓度的准确监测与评估，为实现降碳目标提供帮助。

技术研发人员：钱枫,刘营,邓明星,鲍雄,许小伟,祝能
受保护的技术使用者：武汉科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4