CN111122498A - 激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，该系统包括波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，控制装置用于控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并且用于控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。本发明公开的激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，测试精度高、测试可靠性高。

Description

激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质
技术领域
本发明涉及机动车尾气处理领域，尤其公开了一种激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质。
背景技术
近年来，随着经济的快速发展和城镇现代化进程的不断推进，机动车保有量剧增。急剧增多的机动车在为人民群众带来方便的同时，也加重了环境污染。据报道，随着机动车保有量快速增加，我国部分城市空气开始呈现出煤烟和机动车尾气复合污染的特点，直接影响群众健康。近几年来，京津冀地区空气质量总体改善，但二氧化氮平均浓度下降幅度远低于其他污染物。重污染天气期间，硝酸盐是PM2.5组分中占比最大且上升最快的组分。北京、天津、上海等15个城市大气PM2.5源解析工作结果显示，本地排放源中移动源对PM2.5浓度的贡献范围为13.5％至52.1％。机动车是机动车大气污染排放的主要贡献者，其排放的CO和HC超过80％，NOX和PM超过90％。按车型分类，货车排放的NOX和PM明显高于客车，其中重型货车是主要贡献者；客车CO和HC排放量明显高于货车。按燃料分类，柴油车排放的NOX接近机动车排放总量的70％，PM超过90％；汽油车CO和HC排放量较高，CO超过机动车排放总量的80％，HC超过70％。占机动车保有量7.8％的柴油货车，排放了57.3％的NOX和77.8％的PM，是机动车污染防治的重中之重。
为了有效降低机动车排放对环境空气质量的污染，发现并治理高排放的车辆，对于改善城市空气质量状况是非常必要的。因此，加强机动车尾气污染防治工作，尤其是强化机动车尾气排放监管工作，是防治此类污染的重要手段，机动车污染物排放遥感检测方法是机动车尾气排放监管的重要技术手段之一。然而，在现有机动车污染物排放遥感检测方法中，机动车尾气检测易受粉尘和视窗污染的影响。
因此，现有机动车污染物排放遥感检测方法中出现的机动车尾气检测易受粉尘和视窗污染的影响，是一件亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，旨在解决现有机动车污染物排放遥感检测方法中出现的机动车尾气检测易受粉尘和视窗污染的影响的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种机动车尾气激光光谱控制系统，包括波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，加法电路的输入端分别与波长扫描信号发生器和调制信号发生器电连接，加法电路的输出端与激光电流源相连；半导体激光器分别与激光电流源和温控电路相连，半导体激光器与光电探测器对应设置；倍频电路与调制信号发生器相连；锁相电路的分别与倍频电路和光电探测器相连，锁相电路还与信号处理模块相连，其中，
控制装置分别与波长扫描信号发生器、调制信号发生器和信号处理模块相连，用于控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并且控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。
进一步地，控制装置与半导体激光器相连，用于控制半导体激光器发出的激光光束的发射方向，使半导体激光器发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当激光光束扫描气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率；当激光光束扫描无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率。
进一步地，控制装置，分别与波长扫描信号发生器和调制信号发生器相连，用于驱动波长扫描信号发生器和调制信号发生器分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。
进一步地，控制装置与温控电路相连，用于控制温控电路为半导体激光器工作时提供恒定温度。
根据本发明的另一方面，还提供一种机动车尾气激光光谱控制方法，应用于上述的机动车尾气激光光谱控制系统中，机动车尾气激光光谱控制方法包括以下步骤：
控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；
控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。
进一步地，控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤之后，控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据的步骤之前还包括：
控制半导体激光器发出的激光光束的发射方向，使半导体激光器发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当激光光束扫描气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率；当激光光束扫描无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率。
进一步地，控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤包括：
驱动波长扫描信号发生器和调制信号发生器分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。
进一步地，控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤之前还包括：
控制温控电路为半导体激光器工作时提供恒定温度。
此外，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有机动车尾气激光光谱控制程序，处理器执行机动车尾气激光光谱控制程序时实现上述的机动车尾气激光光谱控制方法的步骤。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有机动车尾气激光光谱控制程序，机动车尾气激光光谱控制程序被处理器执行时实现上述的机动车尾气激光光谱控制方法的步骤。
本发明所取得的有益效果为：
本发明公开的激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，激光光谱控制系统采用波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，控制装置对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使激光波长在设定的范围内周期性变化，在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据，成功地消除了背景气体交叉干扰影响；修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。本发明公开的激光光谱控制系统、方法、设备和可读存储介质，测试精度高、测试可靠性高。
附图说明
图1为本发明激光光谱控制系统第一实施例的原理框图；
图2为本发明激光光谱控制系统获得的“单线”光谱示意图；
图3为本发明激光光谱控制系统第二实施例的原理框图；
图4为本发明激光光谱控制方法第一实施例的流程示意图；
图5为本发明激光光谱控制方法第二实施例的流程示意图；
图6为本发明激光光谱控制方法第三实施例的流程示意图；
图7为本发明激光光谱控制方法第四实施例的流程示意图；
图8为本发明激光光谱控制方法第五实施例的流程示意图。
附图标号说明：
101、波长扫描信号发生器；102、调制信号发生器；103、加法电路；104、激光电流源；105、温控电路；106、半导体激光器；107、光电探测器；108、倍频电路；109、锁相电路；110、信号处理模块；111、控制装置；112、浓度计算模块。
具体实施方案
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
如图1所示，图1为本发明激光光谱控制系统第一实施例的原理框图，本发明提供的机动车尾气激光光谱控制系统，包括波长扫描信号发生器101、调制信号发生器102、加法电路103、激光电流源104、温控电路105、半导体激光器106、光电探测器107、倍频电路108、锁相电路109、信号处理模块110和控制装置111，加法电路103的输入端分别与波长扫描信号发生器101和调制信号发生器102电连接，加法电路103的输出端与激光电流源104相连；半导体激光器104分别与激光电流源104和温控电路相连105，半导体激光器106与光电探测器107对应设置；倍频电路108与调制信号发生器102相连；锁相电路109分别与倍频电路108、光电探测器107和信号处理模块110相连，其中，波长扫描信号发生器101用于产生设定频率的低频锯齿波信号；调制信号发生器102用于产生设定频率的高频正弦波信号；加法电路103用于将波长扫描信号发生器101产生的低频锯齿波信号和调制信号发生器102产生的高频正弦波信号进行叠加；半导体激光器106用于在激光电流源104的电流调谐下，发出设定波长和谱宽的激光光束；光电探测器107用于检测在一个测量周期内选择性地吸收半导体激光器106发出的激光光束通过被测机动车尾气时的光强吸收；倍频电路108用于将调制信号发生器102产生的高频正弦波信号的频率进行成倍放大；锁相电路109用于将倍频电路108成倍放大频率的高频正弦波信号作为参考信号，分别采集被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据，获得各个监测因子的连续吸收光谱；信号处理模块110用于对锁相电路获得的连续吸收光谱进行处理，实时测量出各个监测因子的透光率。控制装置111分别与波长扫描信号发生器101、调制信号发生器102和信号处理模块110相连，用于控制波长扫描信号发生器101和调制信号发生器102，对激光电流源104的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器106发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并且控制信号处理模块110在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。在本实施例中，监测因子为CO、CO2、HC、NO和不透光烟度。干扰因子为粉尘和视窗。
在本实施例中，采用TDLAS(Tunable Diode LaserAbsorption Spectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)技术，TDLAS技术利用激光波长的可调谐性，激光的发射波长随着工作温度和电流的变化而改变。通过对电流的周期性调制，使激光波长在小范围内周期性变化，在每个周期内可以获得被测机动车尾气的“单线吸收谱线”数据和背景气体、粉尘等干扰因素的谱线数据。在气体检测与浓度分析中，为了提高探测灵敏度，一般会根据现场工况选择合适的吸收谱线和合适的激光器调制参数。
在本实施例中，采用TDLAS技术使用的半导体激光的谱宽小于0.0001nm，约为红外光源谱宽的1/106，远小于被测气体吸收谱线的谱宽。其频率调制扫描范围也仅包含被测气体单吸收谱线(半导体激光吸收光谱技术也因此被称为单线光谱技术)，因此成功消除了背景气体交叉干扰影响。具体如图2所示，图2为本发明激光光谱控制系统获得的“单线”光谱示意图。
本实施例公开的激光光谱控制系统，与现有技术相比，激光光谱控制系统采用波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，控制装置对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使激光波长在设定的范围内周期性变化，在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据，成功地消除了背景气体交叉干扰影响；修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。本实施例公开的激光光谱控制系统，测试精度高、测试可靠性高。
优选地，如图1所示，本实施例公开的激光光谱控制系统，控制装置111与半导体激光器106相连，用于控制半导体激光器106发出的激光光束的发射方向，使半导体激光器106发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当激光光束扫描气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率T1；当激光光束扫描无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率T2，从而可以准确获得被测气体的透光率Tg＝T1/T2。在本实施例中，通过TDLAS技术通过激光波长扫描技术修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。
进一步地，请见图1，本实施例公开的激光光谱控制系统，控制装置111分别与波长扫描信号发生器101和调制信号发生器102相连，用于驱动波长扫描信号发生器101和调制信号发生器102分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。在本施例中，通过控制装置111控制波长扫描信号发生器101向加法电路103发送设定频率的低频锯齿波信号。控制装置111控制调制信号发生器102向加法电路103发送设定频率的高频正弦波信号，此高频正弦波信号为调制信号。加法电路103将波长扫描信号发生器101发送的低频锯齿波信号和调制信号发生器102发送的高频正弦波信号进行信号叠加，叠加后的信号传递给激光器电流源104来进行调谐，从而使半导体激光的谱宽小于0.0001nm，约为红外光源谱宽的1/106，远小于被测气体吸收谱线的谱宽，成功消除背景气体交叉干扰影响。
可选地，参见图1，本实施例公开的激光光谱控制系统，控制装置111与温控电路105相连，用于控制温控电路105的输出温度，为半导体激光器106工作时提供恒定温度。TDLAS技术是利用激光波长的可调谐性，激光的发射波长随着工作温度和电流的变化而改变。在本实施例中，通过控制装置111控制温控电路105的输出温度，为半导体激光器106工作时提供恒定温度，从而便于控制激光的发射波长，使激光电流源104调谐，让激光波长在设定的范围内周期性变化，在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。
优选地，请见图3，图3为本发明激光光谱控制系统第二实施例的原理框图，本实施例公开的激光光谱控制系统，还包括浓度计算模块112，其中，浓度计算模块112与信号处理模块110相连，用于对信号处理模块110测量的各个监测因子的透光率进行计算，得到各个监测因子的气体浓度。
本发明公开的激光光谱控制系统，与现有技术相比，激光光谱控制系统采用波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块、浓度计算模块和控制装置，控制装置对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使激光波长在设定的范围内周期性变化，在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据，成功地消除了背景气体交叉干扰影响；修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。浓度计算模块对信号处理模块测量的各个监测因子的透光率进行计算，得到各个监测因子的气体浓度。本发明公开的激光光谱控制系统，气体浓度测试精度高、气体浓度测试可靠性高。
如图4所示，图4为本发明激光光谱控制方法第一实施例的流程示意图，本发明提供的机动车尾气激光光谱控制方法，应用于上述的机动车尾气激光光谱控制系统中，该机动车尾气激光光谱控制方法包括以下步骤：
步骤S100、控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化。
步骤S200、控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。
在本实施例中，机动车尾气激光光谱控制系统包括波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，加法电路的输入端分别与波长扫描信号发生器和调制信号发生器电连接，加法电路的输出端与激光电流源相连；半导体激光器分别与激光电流源和温控电路相连，半导体激光器与光电探测器对应设置；倍频电路与调制信号发生器相连；锁相电路的分别与倍频电路和光电探测器相连，锁相电路还与信号处理模块相连，其中，波长扫描信号发生器用于产生设定频率的低频锯齿波信号；调制信号发生器用于产生设定频率的高频正弦波信号；加法电路用于将波长扫描信号发生器产生的低频锯齿波信号和调制信号发生器产生的高频正弦波信号进行叠加；半导体激光器用于在激光电流源的电流调谐下，发出设定波长和谱宽的激光光束；光电探测器用于检测在一个测量周期内选择性地吸收半导体激光器发出的激光光束通过被测机动车尾气时的光强吸收；倍频电路用于将调制信号发生器产生的高频正弦波信号进行成倍放大；锁相电路用于将倍频电路成倍放大的高频正弦波信号作为参考信号，分别采集被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据，获得各个监测因子的连续吸收光谱；信号处理模块用于对锁相电路获得的连续吸收光谱进行处理，实时测量出各个监测因子的透光率。控制装置分别与波长扫描信号发生器、调制信号发生器和信号处理模块相连，用于控制波长扫描信号发生器和调制信号发生器，对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并且控制信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。在本实施例中，监测因子为CO、CO2、HC、NO和不透光烟度。干扰因子为粉尘和视窗。
在本实施例中，采用TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)技术，TDLAS技术利用激光波长的可调谐性，激光的发射波长随着工作温度和电流的变化而改变。通过对电流的周期性调制，使激光波长在小范围内周期性变化，在每个周期内可以获得被测机动车尾气的“单线吸收谱线”数据和背景气体、粉尘等干扰因素的谱线数据。在气体检测与浓度分析中，为了提高探测灵敏度，一般会根据现场工况选择合适的吸收谱线和合适的激光器调制参数。
在本实施例中，采用TDLAS技术使用的半导体激光的谱宽小于0.0001nm，约为红外光源谱宽的1/106，远小于被测气体吸收谱线的谱宽。其频率调制扫描范围也仅包含被测气体单吸收谱线(半导体激光吸收光谱技术也因此被称为单线光谱技术)，因此成功消除了背景气体交叉干扰影响。具体如图2所示，图2为本发明激光光谱控制系统获得的“单线”光谱示意图。
本实施例公开的激光光谱控制方法，与现有技术相比，激光光谱控制系统采用波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块和控制装置，控制装置对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使激光波长在设定的范围内周期性变化，在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据，成功地消除了背景气体交叉干扰影响；修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。本实施例公开的激光光谱控制方法，测试精度高、测试可靠性高。
请见图5，图5为本发明激光光谱控制方法第二实施例的流程示意图，在第一实施例的基础上，本实施例提供的机动车尾气激光光谱控制方法，步骤S100之后、步骤S200之前还包括：
步骤S100A、控制半导体激光器发出的激光光束的发射方向，使半导体激光器发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当激光光束扫描气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率；当激光光束扫描无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率。
控制半导体激光器发出的激光光束的发射方向，使半导体激光器发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当激光光束扫描气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率T1；当激光光束扫描无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率T2，从而可以准确获得被测气体的透光率Tg＝T1/T2。在本实施例中，通过TDLAS技术通过激光波长扫描技术修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。
请见图6，图6为本发明激光光谱控制方法第三实施例的流程示意图，在第一实施例的基础上，本实施例提供的机动车尾气激光光谱控制方法，步骤S100包括：
步骤S110、驱动波长扫描信号发生器和调制信号发生器分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。
在本施例中，通过控制装置控制波长扫描信号发生器向加法电路发送设定频率的低频锯齿波信号。控制装置控制调制信号发生器向加法电路发送设定频率的高频正弦波信号，此高频正弦波信号为调制信号。加法电路将波长扫描信号发生器发送的低频锯齿波信号和调制信号发生器发送的高频正弦波信号进行信号叠加，叠加后的信号传递给激光器电流源来进行调谐，从而使半导体激光的谱宽小于0.0001nm，约为红外光源谱宽的1/106，远小于被测气体吸收谱线的谱宽，成功消除背景气体交叉干扰影响。
参见图7，图7为本发明激光光谱控制方法第四实施例的流程示意图，在第三实施例的基础上，本实施例提供的机动车尾气激光光谱控制方法，步骤S110之前还包括：
步骤S100a、控制温控电路为半导体激光器工作时提供恒定温度。
TDLAS技术是利用激光波长的可调谐性，激光的发射波长随着工作温度和电流的变化而改变。在本实施例中，通过控制装置控制温控电路的输出温度，为半导体激光器工作时提供恒定温度，从而便于控制激光的发射波长，使激光电流源调谐，让激光波长在设定的范围内周期性变化，在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。
如图8所示，图8为本发明激光光谱控制方法第五实施例的流程示意图，在第一实施例的基础上，本实施例提供的机动车尾气激光光谱控制方法，步骤S200之后还包括：
步骤S300、对信号处理模块测量的各个监测因子的透光率进行计算，得到各个监测因子的气体浓度。
浓度计算模块对信号处理模块测量的各个监测因子的透光率进行计算，得到各个监测因子的气体浓度。
本发明公开的激光光谱控制方法，与现有技术相比，激光光谱控制系统采用波长扫描信号发生器、调制信号发生器、加法电路、激光电流源、温控电路、半导体激光器、光电探测器、倍频电路、锁相电路、信号处理模块、浓度计算模块和控制装置，控制装置对激光电流源的输出电流进行周期性调制，使激光波长在设定的范围内周期性变化，在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据，成功地消除了背景气体交叉干扰影响；修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。浓度计算模块对信号处理模块测量的各个监测因子的透光率进行计算，得到各个监测因子的气体浓度。本发明公开的激光光谱控制方法，气体浓度测试精度高、气体浓度测试可靠性高。
此外，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有机动车尾气激光光谱控制程序，处理器执行机动车尾气激光光谱控制程序时实现上述的机动车尾气激光光谱控制方法的步骤。
其中，激光光谱控制程序被执行时所实现的方法可参照本发明激光光谱控制方法各个实施例，此处不再赘述。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有机动车尾气激光光谱控制程序，机动车尾气激光光谱控制程序被处理器执行时实现上述的机动车尾气激光光谱控制方法的步骤。
其中，激光光谱控制程序被执行时所实现的方法可参照本发明激光光谱控制方法各个实施例，此处不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，包括波长扫描信号发生器(101)、调制信号发生器(102)、加法电路(103)、激光电流源(104)、温控电路(105)、半导体激光器(106)、光电探测器(107)、倍频电路(108)、锁相电路(109)、信号处理模块(110)和控制装置(111)，所述加法电路(103)的输入端分别与所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)电连接，所述加法电路(103)的输出端与所述激光电流源(104)相连；所述半导体激光器(104)分别与所述激光电流源(104)和所述温控电路相连(105)，所述半导体激光器(106)与所述光电探测器(107)对应设置；所述倍频电路(108)与所述调制信号发生器(102)相连；所述锁相电路(109)的分别与所述倍频电路(108)和所述光电探测器(107)相连，所述锁相电路(109)还与所述信号处理模块(110)相连，其中，
所述控制装置(111)分别与所述波长扫描信号发生器(101)、所述调制信号发生器(102)和所述信号处理模块(110)相连，用于控制所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)，对所述激光电流源(104)的输出电流进行周期性调制，使所述半导体激光器(106)发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；并用于控制所述信号处理模块(110)在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。
2.如权利要求1所述的机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，
所述控制装置(111)与所述所述半导体激光器(106)相连，用于控制所述半导体激光器(106)发出的激光光束的发射方向，使所述半导体激光器(106)发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当所述激光光束扫描所述气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率；当所述激光光束扫描所述无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率。
3.如权利要求1所述的机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，
所述控制装置(111)，分别与所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)相连，用于驱动所述波长扫描信号发生器(101)和所述调制信号发生器(102)分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。
4.如权利要求1或2所述的机动车尾气激光光谱控制系统，其特征在于，
所述控制装置(111)与所述温控电路(105)相连，用于控制所述温控电路(105)为所述半导体激光器(106)工作时提供恒定温度。
5.一种机动车尾气激光光谱控制方法，应用于权利要求1至4任一项所述的机动车尾气激光光谱控制系统中，其特征在于，所述机动车尾气激光光谱控制方法包括以下步骤：
控制所述波长扫描信号发生器和所述调制信号发生器，对所述激光电流源的输出电流进行周期性调制，使所述半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化；
控制所述信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据。
6.如权利要求5所述的机动车尾气激光光谱控制方法，其特征在于，
所述控制所述波长扫描信号发生器和所述调制信号发生器，对所述激光电流源的输出电流进行周期性调制，使所述半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤之后，所述控制所述信号处理模块在每个周期内获得被测机动车尾气中各个监测因子的单线吸收谱线数据和各个干扰因子的谱线数据的步骤之前，还包括：
控制所述半导体激光器发出的激光光束的发射方向，使所述半导体激光器发出的激光光束既扫描有被测机动车尾气吸收的气体吸收区域，也扫描未被测机动车尾气吸收的无气体吸收区域；当所述激光光束扫描所述气体吸收区域时，测得包含各个监测因子和各个干扰因子的总透光率；当所述激光光束扫描所述无气体吸收区域时，测得包含各个干扰因子的透光率。
7.如权利要求5所述的机动车尾气激光光谱控制方法，其特征在于，
所述控制所述波长扫描信号发生器和所述调制信号发生器，对所述激光电流源的输出电流进行周期性调制，使所述半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤包括：
驱动所述波长扫描信号发生器和所述调制信号发生器分别产生设定频率的低频锯齿波信号和高频正弦波信号。
8.如权利要求5或6所述的机动车尾气激光光谱控制方法，其特征在于，
所述控制所述波长扫描信号发生器和所述调制信号发生器，对所述激光电流源的输出电流进行周期性调制，使所述半导体激光器发出的激光的波长在设定的范围内周期性变化的步骤之前，还包括：
控制所述温控电路为所述半导体激光器工作时提供恒定温度。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有机动车尾气激光光谱控制程序，其特征在于，所述处理器执行所述机动车尾气激光光谱控制程序时实现权利要求5至8中任一项所述的机动车尾气激光光谱控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有机动车尾气激光光谱控制程序，其特征在于，所述机动车尾气激光光谱控制程序被处理器执行时实现如权利要求5至8中任一项所述的机动车尾气激光光谱控制方法的步骤。
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