CN103196852B - 一种具有自动线性校正功能的激光气体检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自动线性校正功能的激光气体检测方法，属于工矿气体浓度测量领域；该方法包括以下步骤：产生检测光束；对检测光束分路；光束分别通过测量气室和参考气室，并进行光电转换与谐波锁相检测，并进行采集和转换之后送入核心处理器；对于经过参考气室的光束产生的信号，核心处理器将检测到的气体浓度值和激光器中心波长位置与首次标定时记录的这两个参考数据值进行比较，若不一致，则启动线性校正算法，对装置进行校正；对于经过测量气室的光束产生的信号，核心处理器根据检测到的气体浓度值进行显示和发送等；本方法在对矿井中的气体浓度进行精确测定的同时还能实现检测过程的自动校正，减少了工作人员下井维护的次数。
Description
技术领域
本发明属于工矿气体浓度测量技术领域，涉及一种具有自动线性校正功能的激光气体检测方法。
背景技术
目前，国内外用于煤矿井下气体浓度检测的方法主要有载体催化、热导、光干涉、红外检测等几种方法。采用载体催化的方法进行气体浓度检测存在硫化物中毒的可能，且检测范围窄、调校周期短；采用热导原理来检测气体浓度存在测量精度不高、受环境温度影响较大，不易补偿等缺点；光干涉仪利用光的干涉现象来测量矿井内的气体浓度，由于干涉系统的设计复杂，造价高昂，不易实现小型化，且易受氧气、二氧化碳、温度、气压等因素的影响产生测量误差等；非色散红外光谱技术(NDIR)技术是目前一种比较先进的气体分析技术，具有快速、准确、稳定性好的特点。
目前，在对煤矿矿井气体浓度进行检测过程中，激光气体检测方法得到了广泛应用，激光气体检测方法的基本原理与红外气体检测原理是一致的，但与红外气体检测原理相比较，测量精度和准确度更高，且具有检测快速、稳定性好的特点；激光气体检测方法采用波长调制光谱技术（WMS）来实现矿井内气体浓度的检测，该技术通过检测气体光学吸收对入射光波长变化的非线性影响来确定气体浓度，采用可调谐激光器作为检测光源，该方法可以实现煤矿井下CH4、CO2、CO等多种特征气体的检测，且不易受环境湿度的干扰；另外采用光路分离技术，还可以实现多光路分路检测。
在目前采用的激光气体检测方法和检测装置中，激光气体检测装置都是安装在环境复杂的矿井内，检测装置容易受到各种环境因素的影响而导致其性能发生改变，造成测量不准等现象的发生，这就需要矿井工作人员不定期的进入到现场进行设备维护和检修，这不仅增加了工作人员的工作量，同时容易产生一定的安全隐患。
因此，目前急需一种能够实现矿井中激光气体检测装置的自动校正方法和装置，以便保证气体测量装置的可靠性和稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有自动线性校正功能的激光气体检测方法，该方法能够对工矿中各种气体浓度进行高精度检测，同时还能够以一定周期进行检测装置的自动校正，以保证检测装置的可靠性和稳定性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有自动线性校正功能的激光气体检测方法，包括以下步骤：利用激光器产生检测光源的步骤；检测光束进入装有待测浓度气体的测量气室的步骤；将从测量气室中出来的光束进行光电转换和谐波锁相检测的步骤；将得到的谐波锁相检测信号进行采集和转换，并传送至核心处理器的步骤；核心处理器控制对气体浓度检测结果的显示和发送的步骤；自动校正的步骤，在该步骤中对检测光束进行分路，将其中的一路送入装有已知浓度气体的参考气室，将该已知浓度值和首次线性标定后的激光器中心波长位置作为参考数据进行记录，将从参考气室出来的光束进行光电转换和谐波锁相检测，并将得到的谐波锁相检测信号进行采集和转换，并传送至核心处理器，核心处理器进行线性漂移判断，如果核心处理器得到的参考气室中气体浓度的检测值和激光器中心波长位置与记录的两个参考数据不一致，则通过线性校正算法根据上述两个参考数据进行自动校正。
进一步，在上述步骤中采用光纤分路器对检测光束进行分路，将检测光束分为两路或多路。
进一步，所述步骤中的核心处理器采用MCU。
进一步，在上述步骤中还包括声光报警的步骤，在检测到气体浓度达到设定的阀值以后进行声光报警。
进一步，上述步骤中的激光器采用波长可调谐的激光器。
本发明的有益效果在于：本发明所述的具有自动线性校正功能的激光气体检测方法不仅能够实现对矿井中的气体浓度进行精确测定，同时还能实现检测过程的自动校正，既能保证检测过程和检测装置的稳定性，又不需要工作人员经常地进行手动维护，延长了人工校正周期，减少了人为下井校正次数，减少了安全隐患。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本检测方法的流程图；
图2为检测原理图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1为本检测方法的流程图，如图所示，本发明所述的具有自动线性校正功能的激光气体检测方法包括以下步骤：步骤一：利用激光器产生检测光源，激光器输出的单色光束作为检测光束；步骤二：将步骤一中的检测光束进行分路，在本实施例中，采用光纤分路器将检测光束分成两路；步骤三：将其中的一路光束送入装有待测浓度气体的测量气室，将另一路光束送入装有已知浓度气体的参考气室，同时将该已知浓度值和首次线性标定后的激光器中心波长位置作为参考数据进行记录；步骤四：从测量气室和参考气室出来的两路光束分别进行光电转换和谐波锁相检测并对得到的谐波锁相检测信号进行采集和转换，再传送至核心处理器；步骤五：核心处理器对上述两路信号进行处理，对于送入参考气室的光束产生的信号，核心处理器将检测到的气体浓度值和激光器中心波长位置与步骤三中记录的这两个参考数据值进行比较，若不一致，则启动线性校正算法，对装置进行校正；对于送入测量气室的光束产生的信号，核心处理器根据检测到的气体浓度值进行显示和发送，并判断是否进行报警等，在本实施例中，核心处理器采用MCU。
作为本实施例的一种改进，在步骤二中对检测光束进行分路时，将检测光束分成多路光束，将其中的两路分别送入测量气室和参考气室，其他的光路作为后期的参考气室或测量气室的扩展备用。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (1)
1.一种具有自动线性校正功能的激光气体检测方法，包括以下步骤：
利用激光器产生检测光源的步骤；
检测光束进入装有待测浓度气体的测量气室的步骤；
将从测量气室中出来的光束进行光电转换和谐波锁相检测的步骤；
将得到的谐波锁相检测信号进行采集和转换，并传送至核心处理器的步骤；
核心处理器控制对气体浓度检测结果的显示和发送的步骤；
其特征在于：还包括自动校正的步骤，在该步骤中对检测光束进行分路，将其中的一路送入装有已知浓度气体的参考气室，将该已知浓度值和首次线性标定后的激光器中心波长位置作为参考数据进行记录，将从参考气室出来的光束进行光电转换和谐波锁相检测，并将得到的谐波锁相检测信号进行采集和转换，并传送至核心处理器，核心处理器进行线性漂移判断，如果核心处理器得到的参考气室中气体浓度的检测值和激光器中心波长位置与记录的两个参考数据不一致，则通过线性校正算法根据上述两个参考数据进行自动校正；
所述步骤中的核心处理器采用MCU；
还包括声光报警的步骤，在检测到气体浓度达到设定的阀值以后进行声光报警；
步骤中的激光器采用波长可调谐的激光器；
采用光纤分路器对检测光束进行分路，将检测光束分为两路或多路。
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