CN101403692B - 一种激光气体分析仪及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光气体分析仪及标定方法，该仪器包括：光源辐射单元，用于产生半导体激光光束；分光单元，将产生的激光光束分别传输到参比池和测量池；参比池，其内封装有零点气和已知浓度的被测气体；测量池，测量时通入被检测气体，标定时分别通入零点气和终点气；参比检测器，用于获得穿过参比池的激光光束能量强度，并定位气体光谱吸收峰波长；测量检测器，用于测量穿过测量池的激光光束能量强度，测量时确定气体浓度，该标定方法中结合两个检测器获取的激光光束能量信号及特定算法对仪器进行零点和终点校准。本发明因具有激光光路密封，多光路结构特点使得仪器应用范围广，标定操作过程简单，节省时间且降低生产与使用成本等优点。

Description

一种激光气体分析仪及标定方法

技术领域

本发明涉及激光技术检测气体领域，具体涉及一种利用激光来分析气体浓度的激光气体分析仪及标定方法。

背景技术

采用半导体激光作为辐射源对气体进行分析的在线激光气体分析仪在近10多年来得到了较快的发展，它利用不同气体具有对相应激光光谱的吸收特性实现测量。这一吸收特性遵循反映物质对光谱吸收规律的朗伯-比尔定律(Lambert-Bill Law)，该定律表述为：I＝I₀e-^KCL。其中I₀为初始光能量，I为经吸收后接收的光能量，L为光束穿过介质的长度，K为具体物质对光谱的吸收系数，而C则为待检测的成分的浓度，即，C＝ln(I₀/I)/KL。应用到气体检测领域，上述具体物质为待检测气体，在已知K、L和I₀的情况下，通过测量接收的光能量I可以检测气体的浓度。从目前在线应用的激光测量分析角度看，这些分析仪中所采用的光路结构主要包括原位直接通路式光路结构和开放通路式光路结构。

图1所示为常用的原位直接通路式光路结构，该结构中的光源辐射单元1通过经法兰2接入样气管道3的一侧，与此管道该侧直径相对方向的另一侧再通过法兰2接入测量接收单元即传感器4，样气管道3内流经被检测气体，其直径一般为1m～10m左右。测量接收单元具体为激光光束接收模块(也称传感器或传感器模块)。通过正压管道7施加正压气是为了保证其从光源辐射单元1到传感器4的测量光路内没有其他气体干扰并使光路内外保持一个相对固定的压力差以利于测量计算。传感器4所接收到的测量信号通过光缆5反馈给光源辐射单元1，输出至“外部”的中央控制单元(图中未画出)，可以通过反馈的测量信号调节光源辐射单元的激光光束。为保证正常工作，光源辐射单元1及传感器4的电源通过电源线6馈给。图中法兰2正下方的竖直箭头表示向法兰内不断的通入吹扫气，用来吹扫透射激光光束的镜片窗口以避免其被杂质污染。

如图2所示为常用的开放通路式光路结构。开放通路式光路结构与原位直接通路式光路结构基本相同，其区别主要在于：开放通路式光路结构的样气管道完全是“开放式”的，即激光光束不是穿越一个样气管道，而是直接在空气中“穿行”；没有法兰，一般也不需要通入吹扫气。光源辐射单元1发出的半导体激光，穿过被检测气体直接送往测量接收单元，该光路结构的特点是光线通过的距离即测量光程很长，一般都在几十至几百米，最多可达千米以上。这种测量方式的优点是安装十分方便，可以对较大范围的气体情况进行分析。

不管采用什么光路结构，任何激光气体分析仪都需要进行校准或标定，即周期性地对其测量准确度进行“检查”或修正。由于在工业测量中上述样气管道3的体积比较大，且由于上述样气管道3长时间地通入不同的被测气体，导致样气管道被污染，因此，无法在样气管道3内直接作标定工作，需要将光源辐射单元1和传感器4拆卸下来到“外部”的校准部件处作标定工作。如图3所示，上述两种光路结构所采用的标定操作大致包括步骤：s301，将光源辐射单元1和/或传感器4拆下搬到“外部”的校准部件处；s302，与正常的测量方式相同，使用标定管将传感器4安装在校准部件的准直位置；s303，建立并调整仪器当下的环境参数而不是测量现场的参数，使其满足规定的校准部件对其要求，如环境温度、压力，标准气体的参数等；s304，调整仪器内部参数以对应使用的标定管特性，如光路长度，校准气室通常有规定长度如1m，气体温度，测量量纲等；s305，用氮气或其他洁净且无被测气体的本底气体冲洗标定管，这里所说的本底气体是指对激光光束没有吸收能力的气体，因标定管内体积(也称校准池)较大，通常要用较长时间；s306，观察仪器，直到传感器4所测量的标定管内气体浓度读数为“0”值，这里所说的“0”值是指作为测量标准“起始点”的数值；s307，以2L～5L/min的流量向池内充入符合仪器测量量程要求的浓度已知的标准气体，这里所说的标准气体是指气体中除已知浓度的待检测气体外没有其它对激光光束产生吸收能力的气体，由于流量较大，因此消耗标准气体多；s308，观察仪器，直到传感器4的读数稳定，这一段要花比较长的时间，有的产品大约40min～1h左右，因此也要消耗大量气体；s309，数值稳定以后，比较仪器所检测的标准气体中气体浓度的数值与事先标定的气体浓度数值，其误差应不大于规定的值，例如1％FS或2％FS，误差超差情况下需要具体分析，如量纲是否一致，标准气体的不确定度，光路是否被污染等等，必要时要对仪器作出调整，至此，标定或校准基本完成；s310，将步骤s303步中建立的各种参数回复到测量方式的状态，然后将传感器安装在激光气体分析仪的正常测量位置；s311，依据规定，再对激光气体分析仪中的传感器进行测量位置的光路准直操作，该步骤通常以一个或两个参数为准以简化操作过程，有的仪器步骤s311这最后一项操作可以省略。

通过以上分析可知，采用原位直接通路式光路结构的激光气体分析仪在进行标定时，激光气体分析仪中包括传感器在内的光路被拆解然后又恢复安装，意味着其原先的“标准条件”被破坏或至少被“修改”了，虽然这种破坏可能比较微小，却多少会对测量准确性带来影响，这犹如将一把尺子割断然后再将其连在一起一样，因此这种标定方法及其所产生的测量结果受到质疑。

传感器被拆卸下来后，要使用标定管进行校准即标定。这个标定管的体积通常较大。为了适应这种应用条件，标定管的长度通常至少需要1米。这段距离被称为测量光程简称有效光程或光程。理论上，标定管的长度应当与被测量的空间长度即有效光程一致或相等，但实际操作中有很大困难。例如一个被测量管道的直径是6米时，使用一个长度为6米的标定管会带来很大的麻烦。

原位直接通路式光路结构中法兰需要通入吹扫气，更进一步的要求是，这个吹扫气在整个测量过程中需要几乎不停地进行，因此不但构成耗材的消耗点而且其消耗量也比较大。

通入吹扫气是为了取得准确精密的测量结果，因为在整个测量光路中不能混进有任何影响测量的物质进入这个光路，否则会造成干扰，引起仪器测量误差。虽然采用整个光路密封方法也可以解决这个问题，但是在原位现场施行密封工艺而且要保持长久效果，具有很大的实施难度及实施成本。

另外，因校准池的体积也比较大，使得整个标定过程既繁琐复杂，增加劳动强度，又耗费了很长时间和很多资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光气体分析仪及标定方法，该激光气体分析仪所采用的复合光路结构克服了上述技术的缺陷，具有结构简单，标定过程简单，既省时省力又降低了使用成本等特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光气体分析仪，该激光气体分析仪包括：

光源辐射单元，用于产生确定波长的半导体激光光束；

分光单元，与光源辐射单元连接，用于将产生的激光光束分两路传输，其中一路传输到参比池，另一路传输到测量池；

所述参比池，其内封装有零点气和已知浓度的被测气体；

所述测量池，测量时其内通入被测气体，标定时分别通入零点气和终点气；

参比检测器，用于获得穿过参比池的激光光束能量强度信号并依据该激光光束能量强度信号定位被测气体光谱吸收峰波长，进而定位所述确定波长，将所述激光光束能量强度信号作为参比量信号，通过测量参比量信号强度及所述确定波长确定初始入射光能量；

测量检测器，用于获得穿过测量池的激光光束能量强度信号，标定时结合参比量信号在通入零点气和终点气分别进行零点和终点校准，测量时由接收的激光光束能量强度信号确定被测气体的浓度。

其中，所述参比检测器为安装在参比池体激光光束出口光路处的光电接收部件，测量检测器为安装在测量池体激光光束出口光路处的光电接收部件。

其中，所述测量池内两侧设有若干反射镜，进入所述测量池的激光光束在所述反射镜之间经若干次反射后被所述测量检测器接收。

其中，所述分光单元包括一个聚光镜和一个分束镜，所产生的激光光束被所述聚光镜会聚，再经所述分束镜分成两路，一路反射进入所述测量池，另一路透射进入所述参比池。

其中，所述分束镜的反射∶透射比率为6.5∶3.5～8.2∶1.8。

其中，光源辐射单元与分光单元、分光单元与参比池、分光单元与测量池均为密封连接，使产生的激光光束在光路中除测量池外的任何一处都与光路以外的部分隔绝。

其中，所述测量池和参比池均为密封立方体，所述参比池池体上安装有激光光束入口和出口，所述测量池池体上分别安装有气体进出的入口和出口以及激光光束入口和出口，所述参比池和测量池在长轴方向平行。

其中，所述测量池长、宽和高的范围分别为150～270mm、50～120mm和3～8mm。

本发明还提供了一种对上述激光气体分析仪的标定方法，该方法包括步骤：进行零点标定或进行终点标定，或先进行零点标定再终点标定，或先进行终点标定再零点标定；

其中所述零点标定包括步骤：

s601，向测量池中通入浓度为C_零的零点气；

s602，待测量检测器的读数稳定时，记录测量检测器所接收的激光光束能量强度I_零；

s603，利用公式(1)和(2)分别获取气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂；

其中，I_终′为最近一次标定时，在测量池内通入浓度为C_终的终点气时，所述测量检测器接收的激光光束能量强度；

s604，关闭零点气，完成零点标定；

其中所述终点标定包括步骤：

s601’，向测量池中通入浓度为C_终的终点气；

s602’，待测量检测器的读数稳定时，记录测量检测器所接收的激光光束能量强度I_终；

s603’，利用公式(1’)和(2’)分别获取气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂；

其中，I_零′为最近一次标定时，在测量池内通入浓度为C_零的零点气时，所述测量检测器获取的激光光束能量强度；

s604，关闭终点气，完成终点标定。

其中，该方法中在标定完成后，测量时在测量池内通入被测气体，由测量检测器接收的激光光束能量强度I_测根据公式(3)确定所述被测气体的浓度C_测：

C_测＝k₁(αI_测)+k₂                                        (3)

其中，k₁和k₂分别为标定过程中最新确定的气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂，α为通过观察由参比检测器获得的参比量信号变化而确定的比例因子。

其中，由参比检测器获得的参比量信号变化确定比例因子α的方法为：

在所述参比量信号不变的情况下，所述比例因子α为1；

在所述参比量信号减小的情况下，增大所述比例因子α；

在所述参比量信号增大的情况下，减小所述比例因子α。本发明的激光气体分析仪及标定方法，具有以下有益效果：

1)检测器和光源以及整个光路在整个标定过程中位置不需要改变，避免了因拆除又重新安装等位置变动引起的测量误差；

2)由于测量池内安装有反射镜，在有限空间内使测量光多次反射以增加有效光程，根据朗伯-比尔定律，测量的灵敏度和准确度是有效光程的函数，因此灵敏度和准确度很高；

3)由于采用复合光路结构，测量池的测量空间可以较小，因此用标准气体置换被测气体很快就能完成，在进行校准或标定操作时需要的时间很少；

4)在校准或标定时所使用的辅助材料或消耗材料即标定用气体也消耗很少，在工作时完全不使用吹扫气体，因此仪器的应用成本低；

5)由于激光这种高能光束被密封在整个光路里，因此此种光路结构的仪器应用范围具有现实的拓展空间，例如可以应用于可能引起爆炸的场合。

附图说明

图1为现有的激光气体分析仪的原位直接通路式光路结构图；

图2为现有的激光气体分析仪的开放式光路结构图；

图3为现有技术中激光气体分析仪的标定方法流程图；

图4为本发明激光气体分析仪的光路测量框图；

图5为本发明实施例中的激光气体分析仪的光路结构图；

图6A为本发明实施例中激光气体分析的零点标定流程图；

图6B为本发明实施例中激光气体分析的终点标定流程图。

图中：1、光源辐射单元；2、法兰；3、测量管道；4、传感器；5、光缆；6、电源线；7、正压管道；11、分光单元；12、参比池；13、测量池；14、参比检测器；15、测量检测器；16、气体进口；17、气体出口；18、反射镜；19、密封连接；101、驱动电路；102、光源元件；110、分束镜；111、聚光镜。

具体实施方式

本发明提出的激光气体分析仪及标定方法，结合附图和实施例详细说明如下。

现有技术中两种光路结构的激光气体分析仪的最大特点是；一是仪器本身没有专门制作的“测量池”，测量池就是光源辐射源1与测量接收单元之间的那段“自然空间”，其内“自然”存在要被检测的气体；二是标定时传感器必须拆离开其原先安装的位置，将其取下来，用所谓标定管进行标定。第二个特点目前存在的一个问题是其标定时的环境参数与测量时的环境参数存在差异，因此其标定结果的准确性也会受到影响。

如图4所示的本发明激光气体分析仪的光路结构图。图中粗线部分表示密封安装连接，该光路结构包括：光源辐射单元1，用于产生确定波长半导体激光光束，该确定波长事先是不知道，可以通过后续参比检测器接收的激光光束能量获取；分光单元11，与光源辐射单元1连接，用于将光源辐射单元1产生的一路半导体激光光束分为两路传输，其中一路传输到参比池12，另一路传输到测量池13；参比池12，与参比检测器14连接，池内密封充装有通入零点气和已知浓度C₁的被测气体，这里所说的零点气是指惰性气体或是由不吸收激光光谱的气体组成的气体，激光光束穿过参比池12后其能量信息被参比检测器14接收；测量池13，与测量检测器15连接，所通入的半导体激光光束穿过池体内后传输到测量检测器15，测量时其内通入被测气体，标定时分别通入零点气和终点气，这里所说的终点气是指已知气体浓度C_终的且该气体浓度C_终在仪器的量程内；参比检测器14，参比检测器14依据接收的激光光束能量强度信号定位被测气体光谱吸收峰波长，进而定位光源辐射单元1发射激光的确定波长，本实施例中将参比检测器接收的激光光束能量称为参比量信号，由确定波长可以得到被测气体对光谱的吸收系数K，因此结合参比量信号可以获得光源辐射单元1所产生激光光束的初始入射光能量，从而使再增设一条获取初始光能量的光路的设计成为不必要；测量检测器15，用于获得穿过测量池13的激光光束能量，标定时结合参比量信号在通入零点气和终点气分别进行零点和终点校准，测量时由接收的激光光束能量强度信号确定被测气体的浓度，校准过程和测量方法下面会详述。

实施例

如图5所示为本实施例激光气体分析仪的光路结构图，该光路结构采用复合光路结构，复合结构是指：首先测量池13采用反射镜多次反射测量光束以增加有效测量光程，其次为取得光路若干关键点处的光能量变化数据采用了多路分光束技术以用于最终光度计算。本实施例中光源辐射单元1包括激光光源驱动电路101和半导体光源元件102，驱动电路101提供光源102所需要的电流电压，使之产成发射激光光束；本实施例中测量池13和参比池12均为密封立方体，测量池13的池体上安装有供样气进出的气体进口16和气体出口17；测量检测器15安装在测量池13的光路出口处，参比检测器14安装在参比池12的光路出口处；测量池13内部两侧设有反射镜18，进入测量池13的激光光束在两侧反射镜18之间经若干次反射后被测量检测器15接收；分光单元11为一个聚光镜111和一个分束镜110，光源产生的激光光束首先被聚光镜111会聚，再经分束镜110后被分成两路，一路被反射进入测量池13，另一路被透射进入参比池12。上述参比检测器14和测量检测器15采用相同的光电接收部件。

为缩小仪器体积节省占用空间，参比池12和测量池13在长轴方向平行。分光单元11为密封结构，图中19表示密封连接，分束镜110反射∶透射比率为6.5∶3.5～8.2∶1.8。优选采用7∶3。

本实施例中的光源辐射单元1与分光单元11采用密封直接连接，分光单元11与光源光束主轴重合的相对另一侧又直接与参比池12密封连接，分光单元11与光源光束主轴成90度角的第三个侧面通过一短路管道密封连接至测量池。使产生的激光光束在光路中的任何一处都与光路以外的部分隔绝，因此密封效果好，不会受外界因素影响。

由于本实施例中激光气体分析仪中的光路结构为复合光路结构，测量池13内的反射镜18在有限空间内使测量光多次反射以形成更长的有效光程，因此测量空间可以较小，用标气置换被测气体很快就能完成，这意味着在进行校准或标定操作时需要的时间很少。例如，一个孔径2cm而长度为1m的标定管其腔体空间为300cm³还多，即其有效容积为300mL多，因此前面所说的步骤s308中，可能要花将近一个小时的时间甚至更多。本实施例中的测量池长、宽和高分别为150～270mm、50～120mm和3～8mm，优选设置为260mm×60mm×6mm，整个测量空间大约只有不到100cm³(体积V＜100mL)，最小池体积仅为150×50×3＝22.5cm³。因此其所花费的时间比前者少数倍甚至十数倍。

本实施例中可以通过改变反射镜18的角度，或控制半导体激光进入池体内反射镜的角度来控制反射的次数，从而控制有效光程并能使有效光程规格化。通过简单地替换光源及规格化的光路，本仪器不仅可以分析O₂，也可以分析其他各种气体，如CO、CO₂、CH₄、HCl、等等。

本实施例中的上述参比池12内，密封有充入的零点气和已知浓度C₁被测气体，因此该仪器结合参比检测器14的参比能量信号及定位的激光光束波长，在测量时可以获得初始光能强度，使得通常还需要初始辐射能量强度检测这一环节成为不必要。通过对测量池13中经被检测气体吸收后的衰减激光光能量强度，根据上述的计算方法进行气体浓度运算，将计算出的浓度由仪表进行指示。由于初始光能量强度的变化可以通过参比检测器14获得，仪器在初始和漂移情况下的标定运算均可以此为基础进行处理。

优选地，本实施例在测量时，在测量池13内通入被测气体，观察测量检测器15的读数，待其读数稳定时，记录测量检测器14所接收的激光光束能量I_测，根据公式(3)确定被测气体的浓度C_测：

C_测＝k₁(αI_测)+k₂                                        (3)

其中，k₁和k₂分别为标定过程中最新确定的气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂，α为通过观察由参比检测器获得的参比量信号变化而确定的比例因子，即以仪器初始安装好后参比检测器14获取的参比量信号为基点，在该参比量信号不变的情况下，比例因子α为1，在所述参比量信号减小的情况下，增大所述比例因子α；在所述参比量信号增大的情况下，减小所述比例因子α。下面详述本实施例中进行标定确定上述气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂的过程。

本实施例中利用上述激光气体分析仪的标定方法，使整个校准或标定操作过程很简单。与背景技术部分所述结构的相比，省略了步骤s301～步骤s304、步骤s310、s311的操作，节省了宝贵的时间和资源，标定时可以单点标定即只对零点标定或只对终点标定，也可以进行双点标定即对零点和终点均标定，双点标定对标定次序没有要求，即可以先进行零点标定再终点标定，或先进行终点标定再零点标定。

如图6A所示，本实施例零点标定包括步骤：

s601，以0.5L/min的流量用氮气或其它无被测气体的零点气冲洗测量池13以置换其他气体，因池体积较小，因此在很短的时间内就可以完成该步骤；

s602，待测量检测器15的读数稳定时(这段时间很短，以秒计)，记录下反映零点浓度的测量检测器15接收的激光光束能量I_零；

s603，利用公式(1)和(2)计算出气体浓度对光能量的变化率k₁以及浓度偏移量k₂，

其中，I_终′为最近一次标定时，在测量池内通入浓度为C_终的终点气时，测量检测器15接收的激光光束能量强度；

s604，关闭零点气，完成零点标定。

如图6B所示，终点标定包括步骤：

s601’，向测量池中通入浓度为C_终的终点气，也称量程气，由于流量及池体积较小，因此消耗的气体也少得多；

s602’，待测量检测器的读数稳定时(这段时间很短，以秒计)，记录测量检测器所接收的激光光束能量强度I_终；

s603’，利用公式(1’)和(2’)分别获取气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂；

其中，I_零′为最近一次标定时，在测量池内通入浓度为C_零的零点气时，所述测量检测器获取的激光光束能量强度；

s604’，关闭终点气，完成终点标定。

本发明的仪器标定过程中，既调节了气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂，还调节了参比光能量强度I_参对测量光能量强度I_测的相关关系，标定后使测量结果更准确。

本实施例中分析仪标定的上述严重问题从理论与实际上都不存在，其在校准即标定时的环境和参数，与测量时的环境及参数完全一样，仪器不要拆卸再安装，无任何变化，因此不需要对仪器设置标定环境参数，如上面步骤s301～步骤s304、步骤s310、s311的操作，只是设置一个零点气数值和一个终点气数值然后操作就行了。该方法不但省略一些操作，而且能够使仪器在完全“值得信赖”的条件下进行准确测量。本实施例的光路结构连同其电气电子控制线路一起被整体安装在一个机壳(机箱)里构成一台仪器，此仪器被安置在测量现场的一个选择好的固定地点。对仪器标定的做法直接是进行前面背景部分中叙述的步骤s305～s309这样的操作，而这之前之后的操作都不需要。显然，经过校准(标定)后的这把“尺子”的可信度更高更有保障，因为其整体是完整的。

本实施例在校准或标定时所使用的辅助材料或消耗材料即标定用的气体也消耗很少，这由上面估算出来的容积或体积可以立即看到。气体置换时间与测量池体积有直接关系，即气体置换时间是置换空间容积的函数。耗材消耗少显然能降低用户的使用成本，对用户是有吸引力的。

现有技术中采用原位直通式光路结构的仪器的一个特点是测量装置——传感器可以安装在所谓“原位”。原位的意思是直接安装在要被测量的管道上的两侧，一侧发射激光，另一侧接收被气体吸收后的激光。这个位置往往使工作人员不太容易达到，例如在地面数米甚至可能十数米的高度。当进行标定时需要将传感器装置从那个原位取下来进行标定，然后又带上去。这使得操作人员劳动强度较大。本实施例中所用光路结构的仪器在现场使用所谓“旁路”式安装，即从被测量的主管道分支出另一个管道称为“旁路”管道，将气体“旁路”引至规定位置和规定空间即所谓测试小屋里，再通入仪器入口进行测量。将被测气体旁路引入测试小屋这种测量方式因有众多特点而被用户广泛使用，目前绝大部分的在线测量分析仪器和分析系统都是采用这种方式，因此丝毫没有增加用户的使用投资成本，再有，在测试小屋内可以安装形式多样的仪器，可以“制造”一个洁净、温度湿度压力等环境参数比较稳定的仪器工作空间，既能使仪器更稳定地工作，又可以延长仪器使用寿命，不存在将测量设备挪动的问题，节省劳动力的耗费，还可以集中管理以降低生产成本。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种激光气体分析仪，其特征在于，该激光气体分析仪包括：

光源辐射单元，用于产生确定波长的半导体激光光束；

分光单元，与光源辐射单元连接，用于将产生的激光光束分两路传输，其中一路传输到参比池，另一路传输到测量池；

所述参比池，其内封装有零点气和已知浓度的被测气体；

所述测量池，测量时其内通入被测气体，标定时分别通入零点气和终点气；

参比检测器，用于获得穿过参比池的激光光束能量强度信号并依据该激光光束能量强度信号定位被测气体光谱吸收峰波长，进而定位所述确定波长，将所述激光光束能量强度信号作为参比量信号，通过测量参比量信号强度及所述确定波长确定初始入射光能量；

测量检测器，用于获得穿过测量池的激光光束能量强度信号，标定时结合参比量信号在通入零点气和终点气分别进行零点和终点校准，测量时由接收的激光光束能量强度信号确定被测气体的浓度。

2.如权利要求1所述的激光气体分析仪，其特征在于，所述参比检测器为安装在参比池体激光光束出口光路处的光电接收部件，测量检测器为安装在测量池体激光光束出口光路处的光电接收部件。

3.如权利要求1所述的激光气体分析仪，其特征在于，所述测量池内两侧设有若干反射镜，进入所述测量池的激光光束在所述反射镜之间经若干次反射后被所述测量检测器接收。

4.如权利要求1所述的激光气体分析仪，其特征在于，所述分光单元包括一个聚光镜和一个分束镜，所产生的激光光束被所述聚光镜会聚，再经所述分束镜分成两路，一路反射进入所述测量池，另一路透射进入所述参比池。

5.如权利要求4所述的激光气体分析仪，其特征在于，所述分束镜的反射：透射比率为6.5：3.5～8.2：1.8。

6.如权利要求1所述的激光气体分析仪，其特征在于，光源辐射单元与分光单元、分光单元与参比池、分光单元与测量池均为密封连接，使产生的激光光束在光路中除测量池外的任何一处都与光路以外的部分隔绝。

7.如权利要求1所述的激光气体分析仪，其特征在于，所述测量池和参比池均为密封立方体，所述参比池池体上安装有激光光束入口和出口，所述测量池池体上分别安装有气体进出的入口和出口以及激光光束入口和出口，所述参比池和测量池在长轴方向平行。

8.如权利要求1所述的激光气体分析仪，其特征在于，所述测量池长、宽和高的范围分别为150～270mm、50～120mm和3～8mm。

9.一种对权利要求1所述激光气体分析仪的标定方法，其特征在于，该方法包括步骤：进行零点标定或进行终点标定，或先进行零点标定再终点标定，或先进行终点标定再零点标定；

其中所述零点标定包括步骤：

s601，向测量池中通入浓度为C_零的零点气；

s602，待测量检测器的读数稳定时，记录测量检测器所接收的激光光束能量强度I_零；

s603，利用公式(1)和(2)分别获取气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂；

其中，I_终′为最近一次标定时，在测量池内通入浓度为C_终的终点气时，所述测量检测器接收的激光光束能量强度；

s604，关闭零点气，完成零点标定；

其中所述终点标定包括步骤：

s601’，向测量池中通入浓度为C_终的终点气；

s602’，待测量检测器的读数稳定时，记录测量检测器所接收的激光光束能量强度I_终；

s603’，利用公式(1’)和(2’)分别获取气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂；

其中，I_零′为最近一次标定时，在测量池内通入浓度为C_零的零点气时，所述测量检测器获取的激光光束能量强度；

s604，关闭终点气，完成终点标定。

10.如权利要求9所述的激光气体分析仪的标定方法，其特征在于，该方法中在标定完成后，测量时在测量池内通入被测气体，由测量检测器接收的激光光束能量强度I_测根据公式(3)确定所述被测气体的浓度C_测：

C_测＝k₁(αI_测)+k₂                                (3)

其中，k₁和k₂分别为标定过程中最新确定的气体浓度对光能强度的变化率k₁以及浓度偏移量k₂，α为通过观察由参比检测器获得的参比量信号变化而确定的比例因子，由参比检测器获得的参比量信号变化确定所述比例因子的方法为：

在所述参比量信号不变的情况下，所述比例因子α为1；

在所述参比量信号减小的情况下，增大所述比例因子α；

在所述参比量信号增大的情况下，减小所述比例因子α。

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