CN108982413A - 激光气体检测装置及校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光气体检测装置，采用多个激光器同步扫描的方式，能够采用激光器形成发射功率较高的激光光源组，同时利用分光设备，将每路激光器发射出的光束分束为参考光和探测光，通过对经过气体吸收池后的参考光中吸收峰所处位置进行检测，并根据检测信息独立地对每个激光器的波长扫描进行调节，进而调整吸收峰在最终接收到的激光信号中所处的相对位置，解决信号质量的劣化问题。

Description

激光气体检测装置及校正方法

技术领域

本发明涉及气体分析检测领域，更详细地说，本发明涉及一种激光气体检测装置。

背景技术

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是一种将激光应用于吸收光谱测量技术的光学和光谱学测量方法。TDLAS利用半导体激光窄线宽和快速调谐的特性，通过检测吸收分子的一条孤立的振转吸收线，可以实现对气体的快速检测。

利用TDLAS技术对气体浓度进行测量的应用十分广泛，包括大气检测、汽车尾气测量、危险气体泄漏检测、烟道内气体浓度测量等等。一些特定的应用场景(例如从楼底对居民楼高层进行气体泄漏检测或利用无人机对地面目标进行气体浓度测量)中常需要使用探测距离较远的激光气体检测装置。

为了增大探测距离，部分激光气体检测装置采用多个激光器同时工作的方式增大发射功率，然而，在实现本发明的过程中，发明人发现，单纯地提高激光器的数量虽然能够有效地增大发射功率，但同时带来了以下问题：随着使用时间的增加，检测装置获得的激光信号整体质量严重劣化。

发明内容

鉴于现有技术的上述问题，本发明提供了一种激光气体检测装置，能够对老化后的多个激光器进行单独的波长扫描的校正，使各路激光被收集后形成的吸收峰能够很好地叠加，减少或防止激光信号整体质量劣化。

在创立本发明的过程中，发明人发现，激光信号整体质量的劣化主要源自老化带来的波长扫描的扫描范围的变化。波长扫描范围的变化会引起不同激光光谱中吸收峰位置的漂移，漂移后的吸收峰将使得激光器的信号叠加结果出现分峰现象，该叠加结果将影响光强信号的分析，最终造成信号质量的劣化。

为了解决上述问题，本发明的技术方案提供的激光气体检测装置包括：多个激光器；控制部，与多个激光器电连接，能够控制多个激光器进行同步的波长扫描，待测气体目标吸收峰的中心波长在波长扫描的扫描波形中预设占据第一相对位置；一个或多个分光部件，多个激光器的出射光路均经过分光部件，以将每个激光器出射的激光分束为探测光和参考光；一个或多个气体吸收池，各路参考光的光路均经过气体吸收池，气体吸收池内充有待测气体；一个或多个探测器，配置在各路参考光经过气体吸收池后的光路上；控制部与探测器电连接，能够确定待测气体的目标吸收峰在探测器采集得到的光强信号波形中占据的第二相对位置；控制部还包括位置校正模块，位置校正模块与多个激光器电连接，能够根据第二相对位置偏离第一相对位置的偏离量，独立地对一个或多个激光器的波长扫描进行调节。

多个激光器联用可以产生发射功率较高的激光光源，本发明提供的技术方案为了消除多个激光器联用而产生的信号质量问题，采用位置校正模块对不同激光器因老化而产生的吸收峰偏离进行校正，使最终主探测器能够在相同或基本相同的时间接收到吸收峰信号，防止最终叠加产生的激光信号产生分峰现象，有效提高了激光信号的整体质量，防止部分激光器老化造成的整体信号质量的严重劣化。

在本发明的较优技术方案中，激光气体检测装置包括电流驱动装置，电流驱动装置与多个激光器及控制部电连接，能够根据控制部输出的控制信号进行电流扫描，以驱动多个激光器进行波长扫描。电流调节方式通过改变激光器的注入电流来实现波长扫描的调节，具有极高的调节响应速度和较低的装置成本。

进一步地，在本发明的较优技术方案中，位置校正模块包括电流校正单元，电流校正单元与电流驱动装置电连接，能够调节电流驱动装置的电流扫描范围，以对激光器的波长扫描进行调节。采用电流校正单元进行位置校正，具有极高的响应速率和准确性。此外，采用电流校正单元对电流扫描范围进行校正，其装置改装难度和成本较低。

更进一步地，在本发明的较优技术方案中，电流扫描的扫描波形为三角波或锯齿波，电流校正单元通过在扫描波形基础上叠加等幅偏置量，以根据激光器激光波长与驱动电流的对应关系，相应地调节波长扫描的扫描范围。在一些实施例中，所述相应地调节波长扫描的扫描范围是指对波长扫描的扫描范围进行平移。采用三角波或锯齿波波形进行电流扫描，能够线性地对波长的扫描范围进行调节，方便调整量的计算。

可选的，控制部还包括电流偏置量计算单元，能够根据第二相对位置偏离第一相对位置的偏离量，得到等幅偏置量。

在本发明的较优技术方案中，激光器的温度可调节，位置校正模块包括温度校正单元，温度校正单元能够向激光器输入控温电流，以根据激光器波长与温度的对应关系，对激光器的波长扫描进行调节。采用温度调节方式，能够在较大范围内调节波长的扫描范围，使得激光气体检测装置能够应对吸收峰偏离较为严重的情况。

进一步地，在本发明的较优技术方案中，激光器包括温度传感器，温度校正单元与温度传感器电连接，能够根据温度传感器得到的激光器的温度、第二相对位置偏离第一相对位置的偏离量向激光器输出控温电流。采用具有温度传感器的激光器进行温度调节，能够更加精确地配合波长与温度、电流的关系，调节激光器的波长扫描。

在本发明的较优技术方案中，激光气体检测装置还包括激光组件支架，激光组件支架具有多个并行设置的支架单元，支架单元与分光部件、气体吸收池以及探测器安装固定，一个或多个探测器电连接至同一电路板，电路板安装于激光气体检测装置的外壳体。通过以上安装方式，电路板的散热性能得到有效地提升。

进一步地，在本发明的较优技术方案中，激光组件支架具有多个激光器安装口，多个激光器通过激光器安装口与激光组件支架可拆装连接。方便在部分激光器失效时及时更换，同时能够方便地调整激光器的数量选择，以应对不同使用情境下的激光器数量要求，提高激光气体检测装置的普适性。

在本发明的较优技术方案中，激光气体检测装置包括：多个激光器；控制部，与多个激光器电连接，能够控制多个激光器进行同步的波长扫描，待测气体目标吸收峰的中心波长在波长扫描的扫描波形中预设占据第一相对位置；电流驱动装置，电流驱动装置与多个激光器及控制部电连接，能够根据控制部输出的控制信号进行电流扫描，以驱动多个激光器进行波长扫描；一个或多个分光部件，多个激光器的出射光路上均经过分光部件，以将每个激光器出射的激光分束为探测光和参考光；一个或多个气体吸收池，各路参考光的光路上均经过气体吸收池，气体吸收池内充有待测气体；一个或多个探测器，配置在各路参考光经过气体吸收池后的光路上；控制部与探测器电连接，能够确定待测气体的目标吸收峰在探测器采集得到的光强信号波形中占据的第二相对位置；控制部还包括：位置校正模块，位置校正模块与多个激光器电连接，能够根据所述第二相对位置偏离所述第一相对位置的偏离量，独立地对一个或多个激光器的波长扫描进行调节；位置校正模块包括电流校正单元和温度校正单元，电流校正单元与电流驱动装置电连接，能够调节电流驱动装置的电流扫描范围，温度校正单元能够向激光器输入控温电流，以对激光器的波长扫描进行调节；位置校正模块预设有调节阈值，若第二相对位置偏离第一相对位置的偏离量小于调节阈值，位置校正模块采用电流校正单元进行位置校正；若第二相对位置偏离第一相对位置的偏离量大于调节阈值，位置校正模块使用温度校正单元或同时使用温度校正单元和电流校正单元进行位置校正。

本较优技术方案中，激光气体检测装置的位置校正模块同时使用温度校正单元和电流校正单元对激光器的波长扫描范围进行校正，在吸收峰偏离量较小时，通过校正速度较快且较为精确的电流校正单元进行校正，而在吸收峰偏离量较大时，开启温度校正单元，在较大的调节范围内校正激光器的波长扫描状态。通过以上方式，该激光气体检测装置能够根据不同的老化情况针对性地进行调整校正，同时满足了调节速度、调节精度和调节范围的要求。

本发明还提供了一种激光气体检测装置的校正方法，用于安装有多个激光器的激光气体检测装置，该校正方法包括以下步骤：

多个激光器进行同步的波长扫描，其中，待测气体目标吸收峰的中心波长在波长扫描的扫描波形中预设占据第一相对位置；

将多个激光器出射的激光光束分束为探测光和参考光；

将多路参考光通过充有待测气体的气体吸收池；

对通过气体吸收池后的各路参考光的光强信号进行检测；

确定待测气体的目标吸收峰在参考光光强信号波形中占据的第二相对位置；

根据第二相对位置偏离第一相对位置的偏离量，独立地对一个或多个激光器的波长扫描进行调节。

附图说明

图1是本发明一个实施例中的激光气体检测装置的激光组件的光电结构示意图；

图2是图1实施例中驱动电流信号的波形图；

图3是图1实施例中波长扫描信号的波形图；

图4是图1实施例中探测器接收的老化后的激光器的激光信号波形示意图；

图5是本发明另一个实施例中的激光气体检测装置的反馈控制回路的结构示意图；

图6是图1实施例中的激光组件的安装结构示意图；

图7是本发明的一个实施例中的激光气体检测装置用于实现激光器的位置校正的结构示意图；

图8是图7实施例中的位置校正结构的运行方法流程图。

附图标记：

100-激光器，102-分光部件，104-气体吸收池，106-探测器，108-电路板，200-控制部，202-位置校正模块，206-模数转换模块，2020-偏离量计算单元，2022-电流偏置量计算单元，2024-控温电流计算单元，2026-电流校正单元，2028-温度校正单元，300-激光，302-探测光，304-参考光，400-电流驱动装置，500-激光组件支架，502-支架单元，504-激光器安装口，506-准直透镜。

具体实施方式

如背景技术所述，由于激光器的功率有限，为了增大激光气体检测装置的探测距离，技术人员可以通过多个激光器同时工作的方式实现。然而，单纯地提高激光器的数量同时会带来一定的问题，即随着仪器的老化，激光信号的整体质量劣化明显。

在实现本发明的过程中，发明人通过对该技术问题的研究，发现该技术问题主要源自老化带来的波长扫描的扫描范围的变化，进而引起吸收峰位置的漂移，漂移后的吸收峰将使得各个激光器的信号叠加结果出现分峰现象，该叠加结果将影响光强信号的分析，造成激光信号的整体质量劣化。

具体来说，激光气体检测装置在出厂时，各激光器被配置为执行严格同步的波长扫描。在一些实施例中，所述多个激光器为相同型号的电流调谐激光器，通过控制各激光器的驱动电流同步扫描，使多个激光器执行同步且扫描范围相同的波长扫描。该同步的波长扫描过程在仪器刚出厂时可被严格执行，但随着使用时间的增加，各电流调谐激光器将出现不同程度的老化，老化现象将使电流调谐激光器的波长-电流相关函数发生变化。伴随着老化现象的产生，各激光器虽然加载了同步的扫描电流，但得到的波长扫描范围却并不完全同步，部分激光器的波长-电流相关函数变化较大，致使在同一扫描周期内，特定吸收波长在波长扫描中占据的位置不同。此时，光检测器收集到的激光信号中，将在同一周期内分出多个吸收峰，这种形式的激光信号质量较差，将严重影响后续的气体浓度分析。

举例来说，在一个实施例中，选用中心波长为1653.72nm的吸收谱线，对应的温度值为22.9℃，电流值70mA；激光器扫描20-120mA范围，其中20mA对应的波长值为1653.478nm，而120mA对应的电流值为1654.076nm，在出厂时，吸收谱线的中心波长(对应70mA电流值)在波长扫描曲线中将占据中心位置，即1/2T位置；而当激光器发生老化时，20-120mA的电流值扫描范围将对应不同的波长扫描范围，进而导致1653.72nm的中心波长对应的电流值也将发生变化，例如50mA，此时，吸收峰位于1/4T位置，若另一激光器的吸收峰仍保持原位，则最终仪器的光检测器将在同一周期内不同时间的采样点处检测到气体吸收信号，即收集到的激光信号将在一个周期内呈现多个占据不同位置的吸收峰，严重影响后续气体浓度的计算分析。

通过以上分析，发明人发现，激光信号质量的劣化源自部分激光器老化导致的吸收峰位置的互相错开。为了解决上述问题，本发明提供了一种激光气体检测装置，包括：多个激光器；控制部，与多个激光器电连接，能够控制多个激光器进行同步的波长扫描，待测气体目标吸收峰的中心波长在波长扫描的扫描波形中预设占据第一相对位置；分光部件，多个激光器的出射光路上均设置有分光部件，以将每个激光器出射的激光分束为探测光和参考光；气体吸收池，各路参考光的光路上均设置有气体吸收池，气体吸收池内充有待测气体；探测器，各路参考光经过气体吸收池后的光路上均设置有探测器；控制部与探测器电连接，能够确定待测气体的目标吸收峰在探测器采集得到的光强信号波形中占据的第二相对位置；控制部还包括位置校正模块，位置校正模块与多个激光器电连接，响应于第二相对位置偏离第一相对位置，位置校正模块能够独立地对相应的激光器的波长扫描进行调节。

采用多个激光器同步扫描的方式，能够采用多个激光器形成发射功率较高的激光光源组，同时利用分光设备，将每路激光器发射出的光束分束为参考光和探测光，通过对经过气体吸收池后的参考光中吸收峰所处位置进行检测，并根据检测信息独立地对每个激光器的波长扫描进行调节，进而调整吸收峰在最终接收到的激光信号中所处的相对位置，解决信号质量的劣化问题。

以下，一边参照附图一边大致说明本发明的优选实施例。另外，本发明的实施例并不限定于下述实施例，能够采用在本发明的技术构思范围内的各种各样的实施例。

实施例一

本实施例提供了一种激光气体检测装置，如图1所示，该激光气体检测装置包括多个激光器100，每个激光器100配置有独立的控制回路，用于对激光器的波长扫描状态进行调节。

具体地，每条激光器100的控制回路上设置有分光部件102，该分光部件102能够将激光器100射出的激光300分束为探测光302和参考光304。其中，分光部件102表面镀有增透膜，以进一步增大探测光302光强。本实施例中，分光部件101表面镀增透膜可以使探测光302与参考光304具有99:1以上的光强比，参考光304由于与探测光302经同一激光300分束获得，可以作为分析探测光302状态的样本，对探测光302的波长扫描状态进行监测。

参考光304被分出后的路径上设置有气体吸收池104，气体吸收池104内充有待测气体，参考光304通过气体吸收池104后，特定波长的光会被气体选择性吸收，携带有气体吸收信息的参考光304被探测器106接收。探测器106将接收到的参考光304的光强信号转换为电信号传送至控制部200，控制部200可以对反映参考光304光强信息的电信号进行模数转换，并根据分析结果生成驱动信号，以控制激光器100的波长扫描状态，以上结构构成对激光器100进行分束、检测、反馈和控制的控制回路。

本实施例中，激光气体检测装置目标测量的待测气体为甲烷气体，参考光304在经过甲烷气体后，将在1653.72nm附近产生特征吸收，且在该中心波长附近不存在干扰吸收峰，因此选择以1653.72nm为中心波长的吸收峰作为本实施例中待测气体的目标吸收峰。该激光气体检测装置通过多个激光同步扫描的方式，能够将易于取得的激光器组合成发射功率较高的激光光源组，以应对一些特定环境下的天然气泄漏检查，诸如从楼底对居民楼高层进行天然气泄漏检测或利用无人机对地面目标进行天然气管道泄漏检查等等。当然，本领域的技术人员也可以根据实际需要，针对不同的待测气体设计该激光气体检测装置，可选的待测气体包括氨气、一氧化碳、氢气等气体。此外，技术人员对于同一待测气体，也可以选择待测气体的不同的吸收峰作为目标吸收峰，仅需对激光器的类型、激光器波长扫描的中心波长、扫描范围等参数进行调整即可。

以下参考图2-图4，进一步介绍本实施例提供的控制回路对激光器100波长扫描的控制方式。本实施例中的激光气体检测装置采用的激光器100为电流调谐激光器，控制部200能够独立控制对每个激光器100施加的电流调制信号。

本实施例中，电流调制信号采用锯齿波信号进行低频扫描。参考图2，出厂预设的低频扫描信号得到的驱动电流的最小值为20mA，最大值为120mA，驱动激光器100进行线性或基本上是线性的波长扫描，相应的波长扫描的扫描波形如图3所示。待测气体目标吸收峰的中心波长为1653.72nm，与该波长对应的激光器100的工作电流值为70mA。即，目标吸收峰的中心波长在波长扫描的扫描波形中预设占据的第一相对位置为1/2周期的位置。本实施例中，第一相对位置是指在一个扫描周期内，目标吸收峰的中心波长在波长扫描的波长-时间曲线中对应的时间占周期时长T的比例。

伴随着老化现象的发生，各激光器100虽然仍加载相同的同步扫描电流信号，但各激光器100由于老化程度的不同，其波长-电流相关函数将出现不同程度的变化，导致最终波长扫描的扫描曲线发生一定程度的偏移。探测器106将接收到的光强随时间变化的光信号转换为电信号后，再由控制部200转换为数字信号，得到的光强(已归一化处理)-采样点曲线如图4所示。由于老化，该激光器100虽然仍由20-120mA的电流驱动，但其实际发出的波长扫描信号的扫描范围漂移至1653.582-1654.207nm。相应地，中心波长为1653.72nm的目标吸收峰也将由原1/2周期位置漂移至1/4周期的第二相对位置。本实施例中，第二相对位置是指目标吸收峰在经采样的数字信号中所处的采样点n占一个周期内的采样点总数量N的比例n/N。

需要说明的是，第一相对位置及第二相对位置中的“相对位置”是指特定吸收波长或目标吸收峰在与波长相关的目标信号(如本实施例中的电流信号、波长信号)中所对应的目标参数(如t，n)占一个周期内目标参数的总数(如T，N)的比例。在本发明的其他实施例中，该目标信号和目标参数可以根据实际情况进行选取，在不偏离本发明主旨的前提下，以上变化均不超出本发明的保护范围。

为了实现对于目标吸收峰第二相对位置的校正，本实施例中的激光气体检测装置还包括位置校正模块202，能够对目标吸收峰的第二相对位置进行校正。具体的，该位置校正模块202调整的参数为激光器100驱动电流的扫描范围。通过独立地调整每一老化偏离的激光器100驱动电流的扫描范围，使每个激光器100发出的激光的波长扫描范围平移回原来的1653.478-1654.076nm。

本实施例中，激光器100驱动电流的扫描范围的调整方式为在原有驱动电流信号的基础上叠加等幅偏置量，即在原驱动电流信号的基础上增大或减少相等量的电流。举例来说，对于扫描范围偏离至1653.582-1654.207nm的激光器100，位置校正模块202能够均匀地调低其每一时间下对应的扫描电流，例如，将电流扫描范围从原来的20-120mA调至17-117mA，从而使波长的扫描范围回到1653.478-1654.076nm。相应地，由于调整后的各激光器100的波长扫描范围相同，且均采用波形为锯齿波的线性扫描信号，最终激光气体检测装置的主探测器将在相同或基本相同的时间收集到吸收峰信号，从而使得各激光器100的吸收峰信号能够很好地叠加，避免最终的激光信号中吸收峰落在不同相对位置，进而增大对激光信号分析的难度，降低信号质量。

需要说明的是，虽然本实施例中，各激光器100采用线性的三角波或锯齿波信号进行驱动，但技术人员可以根据实际情况，选择其他类型的波形进行波长扫描，如正弦波或组合波形等，只要该波形能够扫描特定的波长范围且便于后期计算分析即可。

本实施例中，激光器100为电流调谐激光器。具体地，电流调谐激光器可以是采样光栅分布布拉格反射激光器、辅助光栅定向耦合背向取样反射激光器、分布反馈激光器或其他合适的可电流调谐的激光器。

在本发明的其他实施例中，激光器100也可以是其他类型的可调谐激光器，例如采用温度控制技术或机械控制技术的可调谐激光器。相应地，对激光器100的波长扫描范围的调节方式也可以根据实际情况，如激光器100的类型、可调节波长范围等因素予以调整，如采用温度调节、电流调节、机械调节或其组合调节方式。此外，在本发明的其他实施例中，分光部件102、气体吸收池104、探测器106等部件也可以根据实际需要设置为一个或多个，并被不同激光器100所共用，在不偏离本发明主旨的前提下，此类组件数量的变换均应理解为未超出本发明的保护范围。

本实施例中，控制部200集成有用于驱动激光器100的电流源，在本发明的其他实施例中，还可以采用单独的电流驱动装置400驱动各个激光器。参考图5，控制部200包括位置校正模块202，位置校正模块202与每个激光器100对应的探测器106电连接，能够根据探测器106收集的光强信号对电流信号进行调制，具体的调制方法实施例一中已有详尽描述，可沿用至此，此处不再赘述。电流驱动装置400与控制部200连接，经位置校正模块202调制后的信号传输至电流驱动装置400，调制后的信号包含每个激光器100的驱动信号，电流驱动装置400根据该驱动信号，独立地对每个激光器100进行驱动。

此外，在本发明的另一些实施例中，电流驱动装置400也可以被配置为一个或多个，并被不同激光器100所共用。多个激光器100与该电流驱动装置400的不同接口连接，电流驱动装置400可以根据接收到的控制部200的驱动信号独立地调节每个激光器100的驱动电流。

通过以上方式，本实施例提供了一种激光气体检测装置，使用多个激光器100联用以产生发射功率较高的激光光源，同时采用位置校正模块202对不同激光器100因老化而产生的吸收峰偏离进行校正，使每路激光的吸收峰的相对位置均回到预设状态，从而使各吸收峰能够很好地在最终收集的光强-采样点信号中叠加，提高信号质量，降低分析难度。

本实施例还提供了激光气体检测装置中由激光器100形成的激光器阵列及其配套的反馈控制部件的机械安装结构。如图6所示，激光气体检测装置具有供激光器阵列和反馈控制部件安装的激光组件支架500，该激光组件支架500包括多个并行设置的支架单元502，每个支架单元502安装有一块分光部件102、一个气体吸收池104和一个对参考光304光强进行监测的探测器106，此外，激光组件支架500上还具有与激光器100的螺纹配合的螺口，即激光器安装口504，能够供激光器100可拆装连接。支架单元502和可拆装激光器的设计使得装置设计和生产过程更加灵活，模具成本更加低廉，激光器的更换维修也更加便捷。各激光器安装口504平行设置，进而使得安装在该安装口504的各激光器100保持出射光路平行，各激光器100的出射光路上还安装有准直透镜506，以进一步提高出射光的平行度。各路出射激光可以合束也可以单独射出，可以根据实际情况灵活配置。

本实施例中，每个支架单元502还安装有与探测器106电连接的单独的电路板108，用于驱动探测器106，并将探测器106根据光强信号得到的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号发送至仪器的控制部200。在本发明的另一实施例中，多个探测器106还可以电连接至同一电路板108，该电路板108可以安装在激光气体检测装置的外壳体(图中未示出)处，以实现更好的散热效果。

实施例二

本实施例提供了一种激光气体检测装置，联合使用电流和温度对波长扫描范围进行调节，其机械结构以及位置校正模块以外的电路结构均可以沿用实施例一中激光气体检测装置的相关结构，此处不再赘述。

以下结合附图介绍本实施例中激光气体检测装置的位置校正模块202的结构，以及其如何配合使用电流、温度两种调节参数进行波长校正。参考图7和图8，本实施例中的激光气体检测装置所采用的激光器100为电流可调谐激光器，且激光器100内集成有半导体制冷器(Thermo Electric Cooler，TEC)，通过控制向激光器100的半导体制冷器输入的控温电流，可以对激光器100的温度进行调节。

其中，激光器100通过温度对波长扫描进行调节的灵敏度为0.09nm/℃，可以实现较宽的波长调节范围，但响应速度相对较慢且不够精确；而通过改变电流对波长扫描进行调节的灵敏度则为0.01nm/mA，虽然响应速度快且精确，但可调节的波长范围较窄。本实施例中采用温度校正单元2028，控制向激光器100输入的控温电流，以对激光器100的波长进行粗调；而采用电流校正单元2026，控制驱动激光器100的电流强度，以对激光器100的波长进行微调。

具体地，位置校正模块202包括偏离量计算单元2020、电流偏置量计算单元2022、控温电流计算单元2024、电流校正单元2026和温度校正单元2028。其中，探测器106产生的模拟信号经控制部200的模数转换模块206进行A/D转换后，被发送至位置校正模块202的偏离量计算单元2020。偏离量计算单元2020计算第二相对位置偏离第一相对位置的偏离量Δ，根据偏离量Δ与预设的调节阈值δ的大小关系，选择性地使用电流或温度对波长扫描范围进行调节。

当偏离量Δ小于等于预设的调节阈值δ时，位置校正模块202将使用电流偏置的方法进行对波长扫描范围的微调。偏离量计算单元2020将偏离量信号发送至电流偏置量计算单元2022，电流偏置量计算单元2022能够根据偏离量Δ计算用于进行波长扫描调节的电流的等幅偏置量，并将该等幅偏置量发送至电流校正单元2026，电流校正单元2026与电流驱动装置400连接，能够将该等幅偏置量叠加在原电流驱动信号上，实现对波长扫描范围的调节。

当偏离量Δ大于预设的调节阈值δ时，位置校正模块202将使用改变激光器100温度的方法进行粗调。当使用温度调节时，偏离量计算单元2020将偏离量结果发送至控温电流计算单元2024，控温电流计算单元2024能够根据偏离量Δ和激光器100的实际温度计算出最终向激光器100输入的控温电流，并将计算结果发送至温度校正单元2028，由温度校正单元2028执行控温电流的输出调节。

需要说明的是，当偏离量计算单元2020计算得到的偏离量Δ大于预设的调节阈值δ，即需要使用温度调节进行粗调时，在完成粗调过程之后，即在温度校正单元2028向激光器100输入控温电流的步骤之后，可以重新获取探测器106的模拟信号并进行模数转换，以及之后的Δ-δ大小判定步骤和调节步骤，直至偏离量Δ小于等于调节阈值δ时，再使用电流校正单元2026对波长进行微调。

本实施例中，波长扫描的校正过程被配置为开机运行，并在校正完成后关闭，以节约电量。当然，技术人员也可以根据激光器100的实际工作情况，配置该校正过程的运行频率。

至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施例。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光气体检测装置，其特征在于，包括:

多个激光器；

控制部，与所述多个激光器电连接，能够控制所述多个激光器进行同步的波长扫描，待测气体目标吸收峰的中心波长在所述波长扫描的扫描波形中预设占据第一相对位置；

一个或多个分光部件，多个所述激光器的出射光路均经过所述分光部件，以将每个所述激光器出射的激光分束为探测光和参考光；

一个或多个气体吸收池，各路所述参考光的光路均经过所述气体吸收池，所述气体吸收池内充有待测气体；

一个或多个探测器，配置在各路所述参考光经过所述气体吸收池后的光路上；

所述控制部与所述探测器电连接，能够确定待测气体的目标吸收峰在所述探测器采集得到的光强信号波形中占据的第二相对位置；

所述控制部还包括位置校正模块，所述位置校正模块与所述多个激光器电连接，能够根据所述第二相对位置偏离所述第一相对位置的偏离量，独立地对一个或多个激光器的波长扫描进行调节。

2.如权利要求1所述的激光气体检测装置，其特征在于，所述激光气体检测装置包括电流驱动装置，所述电流驱动装置与所述多个激光器及所述控制部电连接，能够根据所述控制部输出的控制信号进行电流扫描，以驱动所述多个激光器进行波长扫描。

3.如权利要求2所述的激光气体检测装置，其特征在于，所述位置校正模块包括电流校正单元，所述电流校正单元与所述电流驱动装置电连接，能够调节所述电流驱动装置的电流扫描范围，以对所述激光器的波长扫描进行调节。

4.如权利要求3所述的激光气体检测装置，其特征在于，所述电流扫描的扫描波形为三角波或锯齿波，所述电流校正单元通过在所述扫描波形基础上叠加等幅偏置量，以相应地调节波长扫描的扫描范围。

5.如权利要求4所述的激光气体检测装置，其特征在于，所述位置校正模块包括电流偏置量计算单元，能够根据所述第二相对位置偏离所述第一相对位置的偏离量，得到所述等幅偏置量。

6.如权利要求1-5中任一项所述的激光气体检测装置，其特征在于，所述激光器的温度可调节，所述位置校正模块包括温度校正单元，所述温度校正单元能够向所述激光器输入控温电流，以对所述激光器的波长扫描进行调节。

7.如权利要求6所述的激光气体检测装置，其特征在于，所述激光器包括温度传感器，所述温度校正单元与所述温度传感器电连接，能够根据所述温度传感器得到的激光器的温度、所述第二相对位置偏离所述第一相对位置的偏离量向所述激光器输出控温电流。

8.如权利要求1-5中任一项所述的激光气体检测装置，其特征在于，所述激光气体检测装置还包括激光组件支架，所述激光组件支架具有多个并行设置的支架单元，所述支架单元与所述分光部件、所述气体吸收池以及所述探测器安装固定，一个或多个所述探测器电连接至同一电路板，所述电路板安装于所述激光气体检测装置的外壳体。

9.一种激光气体检测装置的校正方法，所述激光气体检测装置包括多个激光器，其特征在于，所述校正方法包括以下步骤：

多个激光器进行同步的波长扫描，其中，待测气体目标吸收峰的中心波长在波长扫描的扫描波形中预设占据第一相对位置；

将多个激光器出射的激光光束分束为探测光和参考光；

将多路参考光通过充有待测气体的气体吸收池；

对通过气体吸收池后的各路参考光的光强信号进行检测；

确定待测气体的目标吸收峰在参考光光强信号波形中占据的第二相对位置；

根据第二相对位置偏离第一相对位置的偏离量，独立地对一个或多个激光器的波长扫描进行调节。

10.一种激光气体检测装置，其特征在于，包括:

多个激光器；

控制部，与所述多个激光器电连接，能够控制所述多个激光器进行同步的波长扫描，待测气体目标吸收峰的中心波长在所述波长扫描的扫描波形中预设占据第一相对位置；

电流驱动装置，所述电流驱动装置与所述多个激光器及所述控制部电连接，能够根据所述控制部输出的控制信号进行电流扫描，以驱动所述多个激光器进行波长扫描；

一个或多个分光部件，多个所述激光器的出射光路均经过所述分光部件，以将每个所述激光器出射的激光分束为探测光和参考光；

一个或多个气体吸收池，各路所述参考光的光路均经过所述气体吸收池，所述气体吸收池内充有待测气体；

一个或多个探测器，配置在各路所述参考光经过所述气体吸收池后的光路上；

所述控制部与所述探测器电连接，能够确定待测气体的目标吸收峰在所述探测器采集得到的光强信号波形中占据的第二相对位置；所述控制部还包括：

位置校正模块，所述位置校正模块与所述多个激光器电连接，能够根据所述第二相对位置偏离所述第一相对位置的偏离量，独立地对一个或多个激光器的波长扫描进行调节；所述位置校正模块包括电流校正单元和温度校正单元，所述电流校正单元与所述电流驱动装置电连接，能够调节所述电流驱动装置的电流扫描范围，所述温度校正单元能够向所述激光器输入控温电流，以对所述激光器的波长扫描进行调节；所述位置校正模块预设有调节阈值，若所述第二相对位置偏离所述第一相对位置的偏离量小于所述调节阈值，所述位置校正模块采用电流校正单元进行位置校正；若所述第二相对位置偏离所述第一相对位置的偏离量大于所述调节阈值，所述位置校正模块使用所述温度校正单元或同时使用所述温度校正单元和所述电流校正单元进行位置校正。