CN112304885B - 一种基于vcsel的自适应多谱线co检测系统及方法 - Google Patents

一种基于vcsel的自适应多谱线co检测系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112304885B
CN112304885B CN202011180486.3A CN202011180486A CN112304885B CN 112304885 B CN112304885 B CN 112304885B CN 202011180486 A CN202011180486 A CN 202011180486A CN 112304885 B CN112304885 B CN 112304885B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vcsel
gas
temperature
absorption
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011180486.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112304885A (zh
Inventor
李艳芳
崔新雨
王兆伟
张婷婷
宫卫华
刘媛
魏玉宾
张振振
吕蕾
刘统玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser Institute of Shandong Academy of Science
Original Assignee
Laser Institute of Shandong Academy of Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser Institute of Shandong Academy of Science filed Critical Laser Institute of Shandong Academy of Science
Priority to CN202011180486.3A priority Critical patent/CN112304885B/zh
Publication of CN112304885A publication Critical patent/CN112304885A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112304885B publication Critical patent/CN112304885B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测系统及方法，包括：依次连接的VCSEL激光器、气体吸收池和光电探测器；所述VCSEL激光器发出的光直接进入气体吸收池，所述气体吸收池输出的光直接进入光电探测器，经所述光电探测器将带有吸收信号的光信号转换为电信号，经AD转换后进入微处理器，进行待测气体的浓度测量；在整个操作温度范围内，通过对VCSEL激光器驱动电流的调整，能够使得VCSEL激光器至少扫描到待测气体的一条吸收谱线。本发明基于VCSEL光源，利用待测气体多条相邻吸收谱线自适应气体浓度检测；VCSEL激光器不使用温度控制系统精确控制其波长，大大降低了传感器的功耗。

Description

一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测系统及方法
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
一氧化碳是一种无色无味、有毒、且易燃易爆的气体。研究表明CO是火灾的特有标志，火灾出现时，CO是有毒有害气体的主要组成部分，且在事故发生初期产生，析出量也较大，其浓度监测对预防煤矿、化工等环境中出现的爆炸、火灾具有重要意义。此外，CO还广泛存在于大气、油田及化工等环境中，国家针对不同的环境都规定了明确的标准来保障生产和人员的安全，对其浓度的实时在线监测对安全生产生活具有重要的安全意义。
随着激光器技术的不断发展，激光气体传感器得到了较大的发展，较为常见的为DFB激光器或者VCSEL激光器；但是，这两种传感器需要精确的温度控制，其TEC控制器的功耗非常大，使得该类传感器的功耗普遍较大，尤其是仪器的启动电流非常大，有得甚至达到500mA以上，致使该类传感器很难做到煤矿井下本安参数的要求，不利于和现有基站等矿用设备直接联机使用。这是阻止该类仪器在用电要求较高场所和便携式仪器推广使用的一个致命缺点。
现有技术公开了低功耗光谱吸收气体测量方法，去掉激光器的TEC从而降低功耗，但是该方法需要有波长参考通道，实际测量过程中需要一个充满高浓度待测气体的气体吸收池，以确定待测气体吸收谱线在扫描范围内的位置。该测量方法仅是通过波长参考气室内较高浓度的待测气体吸收谱线确定了谱线的相对位置，在合适的温度电流点实现不同谱线之间的切换，而不能确定所使用吸收谱线的具体波长和吸收强度，实际使用中需要大量的标准物质标定工作，大大增加了系统设计的工作量。
同时，这一波长参考通道以分光的形式降低了待测通道的有效光强，从而降低了系统测量信号的信噪比；另一方面，由于参考气体吸收池气室封装的密闭性要求非常高，尤其是接近常压的封装环境做到长时间不漏气非常困难，一旦漏气传感系统将不能正常工作，甚至出现误测误报等严重错误，这是该系统真正使用时最大的长期稳定隐患，尤其是对于CO这样的有毒气体，高浓度的操作环境也会带来了工作环境安全的隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测系统及方法，利用VCSEL的低功耗和谱线扫描范围大等优点，实现了CO的其低功耗浓度检测，有效解决了传统TDLAS气体检测装置的高功耗和长期稳定性问题。
在一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测系统，包括：依次连接的VCSEL激光器、气体吸收池和光电探测器；所述VCSEL激光器发出的光直接进入气体吸收池，所述气体吸收池输出的光直接进入光电探测器，经所述光电探测器将带有吸收信号的光信号转换为电信号，经AD转换后进入微处理器，进行待测气体的浓度测量；在整个操作温度范围内，通过对VCSEL激光器驱动电流的调整，能够使得VCSEL激光器至少扫描到待测气体的一条吸收谱线。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，包括：
对环境温度、VCSEL激光器驱动电流和波长进行建模，得到不同气体谱线切换点对应的环境温度；
基于VCSEL激光器自身温度和气体谱线切换点，当达到切换点时，切换到相邻波长吸收谱线，并调整激光器的驱动电流，使得吸收谱线最高点处在整个扫描范围的中心；
VCSEL激光器发出的光经气体吸收池吸收后进入光电探测器，对光电探测器输出的信号进行处理，得到待测CO气体的浓度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明基于VCSEL光源，利用待测气体多条相邻吸收谱线自适应气体浓度检测；VCSEL激光器不使用温度控制系统精确控制其波长，大大降低了传感器的功耗；使得其在井下大面积推广成为可能。
(2)本发明的波长自适应CO气体检测方法，不需要高浓度参考气室作为波长参考单元，降低系统的设计制作的复杂性的同时大大降低了系统的可靠性和长期稳定性。
(3)本发明根据激光器的特定温度下的电流、波长、阈值、功率拐点等出厂参数，通过数值拟合等算法建立环境温度和波长的关系模型；根据所测量的激光器内部的热敏电阻值，可换算成激光器内部的温度值，该内部温度可反映激光器所处的环境温度值；根据环境温度自动切换到最优吸收谱线，实现气体浓度的检测。
(4)本发明通过测试环境温度、压力，还可以引入温度、压力补偿，提高了测量的精度和可靠性。
(5)本发明在测量不同气体时只需更换不同波长的VCSEL激光器，使其中心波长和待测气体的吸收谱线相吻合即可实现多种气体的检测。该方法简单可靠，对光纤气体传感的发展有较大的推动作用。
本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例中基于VCSEL的自适应多谱线CO检测系统结构示意图；
图2是本发明实施例中CO吸收谱线图；
图3(a)为探头直接探测及拟合的基线信号；
图3(b)为探测归一化信号；
其中，1、VCSEL激光器激光器，2、驱动模块，3、气体吸收池，4、光电探测器，5、微处理器，6、数据输出模块，7、温度压力探测模块。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
在一个或多个实施方式中，公开了一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测系统，如图1所示，包括：VCSEL激光器1、激光器驱动模块2、气体吸收池3、光电探测器4、微处理器5、显示、RS232/485等等标准数据输出模块6、温度压力探测模块7；激光器驱动模块2驱动VCSEL激光器1；VCSEL激光器1输出端直接连接气体吸收池3的输入端；气体吸收池3的输出端连接光电探测器4的输入端；探测器4经AD转换电路后连接微处理器5；微处理器5经IO口连接显示、RS232/485等标准数据输出口模块6；温度压力探测模块7测量气体吸收池附近的环境温度和压力，其输出信号连接到微处理器5。
激光驱动模块2产生锯齿波电流信号驱动VCSEL激光器1，光源发出的光经气体吸收池3吸收后带有待测气体浓度信号的光信号经光电探测器4和外围电路转化成电压信号，该电压信号经微处理器5中信号处理即可解调得到待测气体的浓度信号。
VCSEL激光器1是通过电流进行连续波长调制的激光器；VCSEL激光器1采用不带温控模块的VCSEL激光器1，在驱动电流一定的情况下，VCSEL激光器1的波长和环境温度成线性关系。
根据Beer-Lambert定律，当波长为λ、初始光强为I0(λ)的光照射某种气体时，由于发生共振吸收，其初始光强I0(λ)和出射光强I(λ)之间满足关系：
I(λ)＝I0(λ)exp(-αCL)
其中：I0(λ)为系统的初始光强，I(λ)为系统的出射光强，α为被测气体吸收系数、该系数和环境温度、压力和光源的波长有关，C为被测气体浓度、L为被测气体探头吸收腔有效长度。
考虑到光路等的损耗Beer-Lambert定律可修正为如下公式：
I(λ)＝I0(λ)exp[-a(λ)CL]＝I0(λ)exp[-PS(T)CL] (1)
其中：K为损耗系数；
反解上式可得：
Figure BDA0002750001390000061
由上式可知，通过测量入射前后的光强和光程即可测得被测气体的浓度。由于系统的光程是一固定值，因此我们只需测量吸收前后光强的变化即可测得被测甲烷的浓度。
由于VCSEL激光器的最大驱动电流一般十几毫安，这样因为电流驱动发热产生的热量就远远低于DFB激光器，去除TEC模块后不至于因为发热而烧毁激光器，这就使得去除温控模块工作成为可能。温度控制去除后，VCSEL的波长将随着温度的变化而变化，激光器发出的光的中心波长也在不断的变化。在-10-50℃范围内，假设环境温度为T℃时，激光器的中心波长为λ，在该波长的短波长和长波长处临近待测气体的两个吸收谱线对应的波长分别为λ1和λ2，激光器驱动电流的变化引起的激光器波长最大变化范围是ΔλI，若激光器的波长及变化满足：
ΔλI>λ2-λ1 (3)
这样在整个操作温度范围内，通过驱动电流的调整总能使得激光器至少扫描到待测气体的一条吸收谱线。
为了保证所选择的激光器正常工作时扫描到的吸收谱线是拟选择的吸收谱线，其温度和波长还应满足一定的波长关系。如图2，以选取2330.19nm、2331.9nm和2333.72nm三条吸收谱线为工作谱线为例，选取激光器在最低工作温度-10℃时，其阈值电流Ith对应的波长不得低于2328.49nm，在其最高工作温度50℃时，其功率拐点电流Iop所对应的波长应不大于2335.55nm，这样在正常可操作温度-10℃-50℃的范围内，电流在Ith和Iop之间变动时，激光器的输出波长总能被调节到三条吸收谱线中的一条。
根据激光器特定温度下的波长和电流等出厂参数，利用差值法可得到一定温度间隔点不同设定温度下(可根据需求自己设定温度间隔)的波长电流对应值，再利用最小二乘等数据拟合的方法，可得到特定温度T1、T2以及其他设定温度下的电流-波长关系式；同时根据出厂参数中阈值和温度的关系拟合可得整个操作温度范围内-10℃-50℃的温度范围内阈值-温度、最大工作电流-波长以及最小工作电流-波长的关系式，根据该拟合曲线即可得到吸收谱线的波长下最小和最大电流对应的工作温度，这样就可以得到每条吸收谱线对应的工作温度范围，从而得到切换点工作温度下波长和电流的关系，再次利用插值法，最终可得到不同谱线温度切换点与中心电流关系式，亦即通过出厂参数，建立了不同谱线温度切换点与中心电流关系模型，结合电流和温度测试单元测得的环境实时温度值，即可实现多条谱线的自适应跟踪，根据Beer-Lambert定律，对不同的吸收峰进行标定，即可完成对待测气体的浓度测量。
所述光电探测器4采用InGaAs光电探测器，其输出电流与吸收池的输出光强成一定的线性关系，因此在光电探测电路中，经过运算放大器后所输出的电压信号与进入光电探测器的光强成线性关系。
对光电探测器输出的信号进行处理，利用其两端无吸收谱线对应的光强拟合得到参考信号，用该信号和光电探测器输出信号比较，可消除由于光强的变化给测量结果带来的影响。如图3(a)-(b)中曲线所示，根据环境温度可选择最优谱线，调整驱动电流后激光器输出波长位置固定，通过微处理器对采集到的探测信号进行处理，根据Beer-Lambert定律我们即可得到待测CO气体的浓度。
上述例子只是为了说明该方法举出的几个实例，并不是实现本发明所述方法的全部例子，例如，甲烷在1645.5nm和1648.2nm之间及1650.9nm和1653.7nm，乙炔在1518.21nm和1519.14nm、1519.14nm和1520.8nm，二氧化碳在1507.77nm和1508.21nm、1508.21nm和1508.66nm或者其他两个相邻波长之间。不同气体的只是吸收峰对应的波长不同，只需更换VCSEL激光器1即可采用类似的办法实现气体浓度的检测。
实施例二
在一个或多个实施方式中，公开了一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，包括以下步骤：
步骤(1)：采用电阻分压法测得VCSEL激光器内部的热敏电阻阻值，确定激光器自身的温度；
步骤(2)：根据VCSEL激光器厂家给定的两个特定温度对应的阈值电流Ith、阈值波长λth,最大功率拐点电流Iop、拐点波长λop，以及另外一个中间电流Io、对应的波长λo，利用多次拟合的算法对环境温度和波长进行建模，得到不同谱线切换点对应的环境温度；
该步骤具体包括如下过程：
步骤(2-1)：根据激光器特定温度下的波长和电流等出厂参数，利用差值法可得到一定温度间隔点不同设定温度下(可根据需求自己设定温度间隔)的波长电流对应值，再利用最小二乘等数据拟合的方法，可得到特定温度T1、T2以及其他设定温度下的电流-波长关系式；
步骤(2-2)：根据出厂参数中阈值和温度的关系拟合可得整个操作温度范围内-10℃-50℃的温度范围内阈值-温度、最大工作电流-波长以及最小工作电流-波长的关系式，根据该拟合曲线即可得到吸收谱线的波长下最小和最大电流对应的工作温度；
步骤(2-3)：根据每条吸收谱线对应的工作温度范围，得到切换点工作温度下波长和电流的关系，再次利用插值法，最终可得到不同谱线温度切换点与中心电流关系式，亦即通过出厂参数，建立了不同谱线温度切换点与中心电流关系模型；
步骤(3)：由于激光器的温度没有被TEC制冷器强制固定在某一特定波长，当环境温度发生变化时，激光器的输出波长就跟随环境发生变化，当温度升高时，波长向长波长方向移动，对比步骤(1)测得的激光器温度和步骤(2)得到的温度切换点，当达到切换点时，切换到相邻长波长吸收谱线，并适当调整激光器的驱动电流，使得吸收谱线最高点处在整个扫描范围的中心，反之当温度降低的时候，切换到相邻短波长吸收谱线。
为了避免在临近切换点温度范围内出现两个吸收谱线的频繁切换，在环境温度逐步升高和下降到同一温度点时，温度的上升切换点和下降切换点会留有一定的阈值设计；
步骤(4)：VCSEL激光器发出的光经气体吸收池吸收后，对应待测气体特征某条吸收谱线，固定波长的光被吸收后到达光电探测器，吸收强度和环境中待测气体的浓度成一定的关系；
步骤(5)：对步骤(4)中探测器测得的传感探头的探测信号进行处理，利用吸收谱线两侧无吸收部分的锯齿波信号拟合得到基线信号；
步骤(6)：把步骤(5)得到的基线信号和步骤(4)光电探测器测得的传感探头信号和拟合的基线信号相除，得到传感探头归一化信号，该归一化信号可消除因光源的功率变化对测量结果造成的影响，提升测量系统的抗干扰能力和稳定性；
步骤(7)：参考步骤(6)中得到的归一化信号和步骤(1)测得的激光器温度，确定所选择的吸收谱线波长，从而确定吸收强度等信息，根据Beer-Lambert定律即可测得待测气体的浓度。
步骤(8)：所述的温度、压力探测模块测得传感系统附近环境的温度和压力；依据所得的环境温度、压力值，可根据吸收谱线线型的变化，对测量值进行温度、压力补偿，以提高测量值的稳定性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，其特征在于，
所述自适应多谱线CO检测方法基于一种自适应多谱线CO检测系统，所述自适应多谱线CO检测系统系统包括：依次连接的VCSEL激光器、气体吸收池和光电探测器；所述VCSEL激光器发出的光直接进入气体吸收池，所述气体吸收池输出的光直接进入光电探测器，经所述光电探测器将带有吸收信号的光信号转换为电信号，经AD转换后进入微处理器，进行待测气体的浓度测量；在整个操作温度范围内，通过对VCSEL激光器驱动电流的调整，能够使得VCSEL激光器至少扫描到待测气体的一条吸收谱线；
所述自适应多谱线CO检测方法包括：
对环境温度、VCSEL激光器驱动电流和波长进行建模，得到不同气体谱线切换点对应的环境温度；
基于VCSEL激光器自身温度和气体谱线切换点，当达到切换点时，切换到相邻波长吸收谱线，并调整激光器的驱动电流，使得吸收谱线最高点处在整个扫描范围的中心；
为了避免在临近切换点温度范围内出现两个吸收谱线的频繁切换，在环境温度逐步升高和下降到同一温度点时，温度的上升切换点和下降切换点会留有一定的阈值设计；VCSEL激光器发出的光经气体吸收池吸收后进入光电探测器，对光电探测器输出的信号进行处理，得到待测CO气体的浓度；
对环境温度和VCSEL激光器波长进行建模，得到不同气体谱线切换点对应的环境温度，具体包括：
根据VCSEL激光器设定温度下的波长和电流参数，利用数据拟合得到不同温度下的电流-波长关系式；
根据出厂参数中阈值和温度的关系拟合得到整个操作温度范围内的阈值-温度、最大工作电流-波长以及最小工作电流-波长的关系式；
根据拟合曲线确定每条吸收谱线对应的工作温度范围，结合切换点工作温度下波长和电流的关系，最终建立不同谱线和温度切换点的关系模型；
即通过出厂参数，建立了不同谱线温度切换点与中心电流关系模型，结合电流和温度测试单元测得的环境实时温度值，即可实现多条谱线的自适应跟踪；
VCSEL激光器发出的光经气体吸收池吸收后进入光电探测器，对光电探测器输出的信号进行处理，得到待测CO气体的浓度，具体包括：
对光电探测器测得的传感探头的探测信号进行处理，利用吸收谱线两侧无吸收部分的锯齿波信号拟合得到基线信号；
将所述基线信号和光电探测器的输出信号相除，归一化处理，得到传感探头归一化信号；
基于所述归一化信号和VCSEL激光器温度，确定所选择的吸收谱线波长，从而确定吸收强度，根据Beer-Lambert 定律测得待测气体的浓度。
2.如权利要求1所述的一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，其特征在于，所述VCSEL激光器内部设有热敏电阻测量电路。
3.如权利要求1所述的一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，其特征在于，还包括：用于测量气体吸收池附近的环境温度和压力的温度压力探测模块，所述温度压力探测模块连接微处理器。
4.如权利要求1所述的一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，其特征在于，所述VCSEL激光器由无温控的激光驱动模块产生锯齿波或者三角波电流信号进行驱动。
5.如权利要求4所述的一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，其特征在于，所述激光驱动模块由微处理器的IO口自适应调节电流扫描范围，并选择设定范围内多条谱线的最优吸收谱线完成气体浓度的测量。
6.如权利要求1所述的一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，其特征在于，通过测量入射前后的光强和光程即可测得被测气体的浓度。
7.如权利要求1所述的一种基于VCSEL的自适应多谱线CO检测方法，其特征在于，环境温度变化会引起吸收谱线的切换和吸收谱线线型的变化，系统能自动辨识所选择的谱线并根据谱线的线型变化对VCSEL激光器附近的环境温度和压力测量值进行补偿。
CN202011180486.3A 2020-10-29 2020-10-29 一种基于vcsel的自适应多谱线co检测系统及方法 Active CN112304885B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011180486.3A CN112304885B (zh) 2020-10-29 2020-10-29 一种基于vcsel的自适应多谱线co检测系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011180486.3A CN112304885B (zh) 2020-10-29 2020-10-29 一种基于vcsel的自适应多谱线co检测系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112304885A CN112304885A (zh) 2021-02-02
CN112304885B true CN112304885B (zh) 2023-06-13

Family

ID=74331486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011180486.3A Active CN112304885B (zh) 2020-10-29 2020-10-29 一种基于vcsel的自适应多谱线co检测系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112304885B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113484279A (zh) * 2021-06-30 2021-10-08 山东微感光电子有限公司 激光器低功耗控温方法、气体浓度检测方法及系统
CN114235018B (zh) * 2021-12-09 2023-08-08 山东微感光电子有限公司 一种温度自适应的fbg解调方法及系统
CN114414517B (zh) * 2021-12-17 2024-02-20 山东微感光电子有限公司 一种低功耗本安型激光一氧化碳传感控制方法及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001024287A (ja) * 1999-07-09 2001-01-26 Nec Corp Ｗｄｍ用半導体レーザ光モジュール

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091504A (en) * 1998-05-21 2000-07-18 Square One Technology, Inc. Method and apparatus for measuring gas concentration using a semiconductor laser
US7180595B2 (en) * 2003-09-12 2007-02-20 Ir Microsystems Ag Gas detection method and gas detector device
US20060044562A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Norsk Elektro Optikk As Gas monitor
CN100489499C (zh) * 2007-05-31 2009-05-20 王健 一种半导体激光吸收光谱气体分析方法及系统
CN102967580B (zh) * 2012-11-09 2015-03-11 山东微感光电子有限公司 一种基于vcsel的低功耗气体检测方法及装置
WO2015038217A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-19 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Fiber optic gas monitoring system
US10177841B2 (en) * 2016-03-31 2019-01-08 Mellanox Technologies, Ltd. Electro-optic transceiver module with wavelength compensation
JP2019120665A (ja) * 2018-01-11 2019-07-22 横河電機株式会社 ガス検出器用光源、ガス検出器
CN109813679B (zh) * 2019-01-31 2022-01-11 山东微感光电子有限公司 基于垂直腔面发射激光器的甲烷检测模块设计方法及装置
CN110487748A (zh) * 2019-08-26 2019-11-22 中国计量大学 一种基于直接激光吸收检测法的气体浓度的检测装置
CN111595818B (zh) * 2020-06-29 2022-12-13 中国科学院合肥物质科学研究院 可扩展宽温度范围内检测量程的激光吸收光谱检测系统的检测方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001024287A (ja) * 1999-07-09 2001-01-26 Nec Corp Ｗｄｍ用半導体レーザ光モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
CN112304885A (zh) 2021-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112304885B (zh) 一种基于vcsel的自适应多谱线co检测系统及方法
EP2918994B1 (en) Vcsel-based low-power-consumption gas detection method and device
CN102105779B (zh) 激光光谱检测气体的方法和气体传感器
CN101149342A (zh) 激光气体遥测的方法和装置
CN109813679B (zh) 基于垂直腔面发射激光器的甲烷检测模块设计方法及装置
Zhang et al. Gas leakage monitoring with scanned-wavelength direct absorption spectroscopy
CN111693490A (zh) 基于量子级联激光器或带间级联激光器的气体遥测装置
Schilt Impact of water vapor on 1.51 μm ammonia absorption features used in trace gas sensing applications
Xu et al. Development of a compact NDIR CO2 gas sensor for harsh environments
CN116930121A (zh) 基于vcsel和乙炔吸收峰的光纤光栅解调方法与装置
CN115839916A (zh) 一种免疫激光器温度变化的气体检测报警系统及方法
CN211260376U (zh) 一种气体泄漏遥测装置
CN112304899B (zh) 一种基于腔增强技术的气体在线检测装置
CN114235018A (zh) 一种温度自适应的fbg解调方法及系统
Okajima et al. Measurement of methane gas concentration using an infrared LED
CN111208082A (zh) 基于中红外吸收光谱测量的气体检测系统
Hangauer et al. Compact VCSEL-based CO2 and H2O sensor with inherent wavelength calibration for safety and air-quality applications
KR20110034330A (ko) 비분산 적외선(ｎｄｉｒ) 이산화탄소(ｃｏ2) 가스 센서
CN111912810A (zh) 一种抗强干扰的光纤甲烷气体浓度测量装置及测量方法
CN115656098A (zh) 一种激光气体传感器的气体检测方法及激光气体传感器
KR102405456B1 (ko) 온도보정형 수소 농도 측정 장치
CN113433092B (zh) 一种激光气体分析系统标定方法、标定装置及标定系统
Li et al. Near-infrared fiber optics gas sensor for remote sensing of CH4 gas in coal mines
CN212340998U (zh) 基于量子级联激光器或带间级联激光器的气体遥测装置
CN218271934U (zh) 一种非接触悬臂梁气体泄漏监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant