本實(shí)用新型涉及環(huán)境其他檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于TDLAS技術(shù)的有毒有害氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

TDLAS技術(shù)利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器窄線(xiàn)寬和波長(zhǎng)可調(diào)諧特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體分子單根吸收線(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，有待測(cè)氣體選擇性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、標(biāo)定簡(jiǎn)單、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，且隨著半導(dǎo)體激光器的商業(yè)化，其系統(tǒng)成本也會(huì)降低。

基于TDLAS技術(shù)的有毒有害氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程中的有毒有害氣體濃度實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的濃度數(shù)據(jù)上傳至生產(chǎn)廠家和環(huán)保部門(mén)，對(duì)污染氣體的排放監(jiān)控起到積極作用，具有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于TDALS技術(shù)的有毒有害氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用激光器待測(cè)氣體的吸收，通過(guò)對(duì)氣體分子的吸收光譜進(jìn)行多參數(shù)擬合算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)氣體的定性或者定量分析的基于TDLAS技術(shù)的有毒有害氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于TDLAS技術(shù)的有毒有害氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括激光氣體分析儀和管道在線(xiàn)式光機(jī)結(jié)構(gòu)兩部分，激光氣體分析儀中激光器驅(qū)動(dòng)板根據(jù)測(cè)量需求選擇合適的半導(dǎo)體激光器，更改溫度和電流控制的參數(shù)值，通過(guò)調(diào)節(jié)和控制溫度值來(lái)實(shí)現(xiàn)激光器的波長(zhǎng)鎖定功能，保證激光器的工作穩(wěn)定性；信號(hào)處理板可完成多路微弱探測(cè)信號(hào)的放大濾波，實(shí)現(xiàn)多通道分時(shí)測(cè)量的功能；主控制板采集探測(cè)信號(hào)，并根據(jù)擬合算法計(jì)算反演出激光氣體的濃度，上傳至LCD實(shí)現(xiàn)濃度顯示和參數(shù)修改，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的對(duì)外傳輸和通信。管道在線(xiàn)式光機(jī)結(jié)構(gòu)分為對(duì)射式和反射式兩種類(lèi)型：對(duì)射式光機(jī)結(jié)構(gòu)由準(zhǔn)直透鏡組、楔形窗片、二維調(diào)整架及外殼組成，調(diào)節(jié)發(fā)射端二維調(diào)整座進(jìn)行光路的對(duì)準(zhǔn)，激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡匯聚直射待測(cè)光路中，在接收端由準(zhǔn)直透鏡將激光匯聚到探測(cè)器中；反射式光機(jī)結(jié)構(gòu)由準(zhǔn)直透鏡組、楔形窗片、二維調(diào)整架、離軸拋物面鏡、空心角反射鏡及外殼組成，調(diào)節(jié)發(fā)射端二維調(diào)整座進(jìn)行光路的對(duì)準(zhǔn)，激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡匯聚直射待測(cè)光路中，在反射端被角反射鏡反射沿原光路返回到達(dá)離軸拋物面鏡，匯聚后到達(dá)探測(cè)器。

優(yōu)選的，所述激光氣體分析儀中激光器的波長(zhǎng)鎖定功能，其原理為將激光器的輸出用光纖分束器分為內(nèi)、外兩路激光，其中較弱的光路為內(nèi)光路，用來(lái)檢測(cè)固定高濃度的氣體樣品池，根據(jù)激光器手冊(cè)設(shè)定激光器的掃描波形(電流參數(shù))和溫度范圍，通過(guò)改變溫度值來(lái)微調(diào)激光器的波長(zhǎng)，在設(shè)定溫度范圍內(nèi)程控改變激光器的溫度值，得到最大吸收光譜時(shí)的溫度值即為波長(zhǎng)鎖定點(diǎn)，且在工作過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定，使得激光器在長(zhǎng)期工作中不會(huì)出現(xiàn)波長(zhǎng)漂移的現(xiàn)象，保證了測(cè)量的精度和可靠性。

優(yōu)選的，所述激光氣體分析儀中多通道分時(shí)測(cè)量的功能，其原理為根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求，將外光路用光纖分束器均分為幾路接入到光機(jī)結(jié)構(gòu)中，探測(cè)信號(hào)用同軸電纜線(xiàn)接入到分析儀中的信號(hào)處理板，各路微弱的探測(cè)信號(hào)首先經(jīng)過(guò)I/V轉(zhuǎn)換放大濾波，通過(guò)程控多路選通模擬開(kāi)關(guān)，分時(shí)輸出每路信號(hào)，再經(jīng)過(guò)程控放大后送入到主控制板采集和濃度反演，實(shí)現(xiàn)了用一臺(tái)激光氣體分析儀測(cè)量多個(gè)位置的目的，降低了客戶(hù)的應(yīng)用成本。

優(yōu)選的，所述管道在線(xiàn)式光機(jī)結(jié)構(gòu)中對(duì)射式光機(jī)結(jié)構(gòu)，由準(zhǔn)直透鏡組、楔形窗片、二維調(diào)整架及外殼組成，調(diào)節(jié)發(fā)射端二維調(diào)整座進(jìn)行光路的對(duì)準(zhǔn)，激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡匯聚直射待測(cè)光路中，楔形窗片安裝在反射端機(jī)箱的尾部窗口上，楔形窗片安裝在接收端準(zhǔn)直透鏡前，在接收端由準(zhǔn)直透鏡將激光匯聚到探測(cè)器中接收光譜信號(hào)，調(diào)節(jié)探測(cè)器的位置使之對(duì)準(zhǔn)，用同軸電纜線(xiàn)將探測(cè)信號(hào)傳輸?shù)椒治鰞x中，此種光機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)煙道較長(zhǎng)、煙道中粉塵較大的場(chǎng)合，此場(chǎng)合下對(duì)激光的衰減很大，對(duì)射式結(jié)構(gòu)單光程，降低了激光衰減嚴(yán)重造成的影響，也利于現(xiàn)場(chǎng)的安裝調(diào)試。

優(yōu)選的，所述管道在線(xiàn)式光機(jī)結(jié)構(gòu)中反射式光機(jī)結(jié)構(gòu)，由準(zhǔn)直透鏡組、楔形窗片、二維調(diào)整架、離軸拋物面鏡、空心角反射鏡及外殼組成，調(diào)節(jié)發(fā)射端二維調(diào)整座進(jìn)行光路的對(duì)準(zhǔn)，激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡匯聚直射待測(cè)光路中，楔形窗片安裝在發(fā)射端機(jī)箱的尾部窗口上，楔形窗片安裝在角反射鏡前，在反射端被角反射鏡反射沿原光路返回到達(dá)離軸拋物面鏡，匯聚后到達(dá)探測(cè)器，調(diào)節(jié)探測(cè)器的位置使之對(duì)準(zhǔn)，用同軸電纜線(xiàn)將探測(cè)信號(hào)傳輸?shù)椒治鰞x中，此種光機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)煙道較短、煙道中粉塵較少的場(chǎng)合，反射式雙倍光程，精度更高。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

1)采用激光器波長(zhǎng)鎖定技術(shù)，使得激光器在長(zhǎng)期工作中不會(huì)出現(xiàn)波長(zhǎng)漂移的現(xiàn)象，保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性；

2)采用多通道分時(shí)測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)激光氣體分析儀測(cè)量多個(gè)位置的目的，降低了客戶(hù)的應(yīng)用成本；

3)通過(guò)選擇合適波段的激光器和探測(cè)器，修改激光器溫度和電流參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)另一種待測(cè)氣體的監(jiān)測(cè)，通用性強(qiáng)；

4)采用對(duì)射式和反射式兩種管道在線(xiàn)式光機(jī)結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，選擇合適的類(lèi)型，適應(yīng)性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型中波長(zhǎng)鎖定功能原理框圖；

圖2是本實(shí)用新型中多通道分時(shí)測(cè)量信號(hào)調(diào)理原理框圖；

圖3是本實(shí)用新型中對(duì)射式光機(jī)結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖4是本實(shí)用新型中反射式光機(jī)結(jié)構(gòu)原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。

如圖1所示，主控制板根據(jù)激光器手冊(cè)設(shè)定激光器的掃描波形(電流參數(shù))和溫度范圍，驅(qū)動(dòng)激光器的工作，激光輸出用光纖分束器分為內(nèi)、外兩路激光，其中較弱的光路為內(nèi)光路，內(nèi)光路經(jīng)準(zhǔn)直后通過(guò)固定高濃度的氣體樣品池，到達(dá)探測(cè)器，并將探測(cè)信號(hào)送入到主控制板中，主控制板檢測(cè)內(nèi)光路探測(cè)信號(hào)獲取當(dāng)前溫度值的吸收光譜，在設(shè)定溫度范圍內(nèi)程控改變激光器的溫度值，得到最大吸收光譜時(shí)的溫度值即為波長(zhǎng)鎖定點(diǎn)，且在工作過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)行波長(zhǎng)鎖定，使得激光器在長(zhǎng)期工作中不會(huì)出現(xiàn)波長(zhǎng)漂移的現(xiàn)象，保證了測(cè)量的精度和可靠性。

如圖2所示，將同軸電纜線(xiàn)傳輸過(guò)來(lái)的探測(cè)信號(hào)接入到分析儀中的信號(hào)處理板中，各路微弱的探測(cè)信號(hào)首先分別經(jīng)過(guò)I/V轉(zhuǎn)換放大濾波，通過(guò)程控多路選通模擬開(kāi)關(guān)，由主控制板來(lái)控制選擇待測(cè)通道，分時(shí)輸出探測(cè)信號(hào)，再經(jīng)過(guò)程控放大，確保信號(hào)的光強(qiáng)滿(mǎn)足測(cè)試需求，最后將信號(hào)送入到主控制板采集和濃度反演，實(shí)現(xiàn)了用一臺(tái)激光氣體分析儀測(cè)量多個(gè)位置的目的。

如圖3所示，對(duì)射式光機(jī)結(jié)構(gòu)由準(zhǔn)直透鏡、楔形窗片、二維調(diào)整架及外殼組成，其原理為調(diào)節(jié)發(fā)射端二維調(diào)整座進(jìn)行光路的對(duì)準(zhǔn)，激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡匯聚直射待測(cè)光路中，楔形窗片安裝在反射端機(jī)箱的尾部窗口上，楔形窗片安裝在接收端準(zhǔn)直透鏡前，在接收端由準(zhǔn)直透鏡將激光匯聚到探測(cè)器中接收光譜信號(hào)，調(diào)節(jié)探測(cè)器的位置使之對(duì)準(zhǔn)，用同軸電纜線(xiàn)將探測(cè)信號(hào)傳輸?shù)椒治鰞x中。

如圖4所示，反射式光機(jī)結(jié)構(gòu)由準(zhǔn)直透鏡組、楔形窗片、二維調(diào)整架、離軸拋物面鏡、空心角反射鏡及外殼組成，調(diào)節(jié)發(fā)射端二維調(diào)整座進(jìn)行光路的對(duì)準(zhǔn)，激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡匯聚直射待測(cè)光路中，楔形窗片3安裝在發(fā)射端機(jī)箱的尾部窗口上，楔形窗片安裝在角反射鏡前，在反射端被角反射鏡反射沿原光路返回到達(dá)離軸拋物面鏡，匯聚后到達(dá)探測(cè)器，調(diào)節(jié)探測(cè)器的位置使之對(duì)準(zhǔn)，用同軸電纜線(xiàn)將探測(cè)信號(hào)傳輸?shù)椒治鰞x中。

以上所述僅為實(shí)用新型創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型創(chuàng)造，凡在本實(shí)用新型創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。