CN114935556A - 一种激光气体浓度成像监测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光气体浓度成像监测装置和方法，该包括激光发射单元、光学传递模组、光学模组控制单元、测气光路、光电信号转换单元和处理器单元。通过光学模组控制单元可以对光学传递模组的光线折转方向进行控制，而后通过光接收模组对待测气体反射后的信号进行聚焦，聚焦的激光反射信号依次经过第一光电传感器、光电信号转换单元处理后生成数字信号，处理器单元根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。上述方案能够实现对待测气体的多维度扫描，基于气体浓度图像可以快速定位出气体泄漏点所在，在气体监测领域具有广阔的发展前景。

Description

一种激光气体浓度成像监测装置和方法

技术领域

本发明涉及气体检测器领域，尤其涉及一种激光气体浓度成像监测装置和方法。

背景技术

近年来，在气体检测领域TDLAS技术得到了广泛应用，该技术具有分辨率高、选择性强、响应速度快、寿命长等特点。很多易燃易爆有毒气体潜在危害极大，如果这些危险气体一旦发生泄露却没有被及时发现将对能源开采运输、化工企业生产和大气环境等造成威胁。因此，提供一种气体浓度的检测装置，能够及时准确地确定目标区域各个位置的气体浓度，对于气体泄漏点的快速发现是十分有必要的。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中的缺陷，提出了一种激光气体浓度成像监测装置和方法，该装置能够针对目标区域的气体浓度完成快速扫描成像，具有检测精度高、响应速度快和使用安全性强等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下具体技术方案：

在第一方面，本发明提供了一种激光气体浓度成像监测装置，包括激光发射单元、光学传递模组、光学模组控制单元、测气光路、光电信号转换单元和处理器单元；

激光发射单元用于发出激光；

光学传递模组用于将所述激光发射单元发出的激光折转至目标区域；所述目标区域内包含有待测气体；

光学模组控制单元用于对所述光线传递模组的折转方向进行控制；

测气光路沿光路方向上依次设置有光接收模组和第一光电探测器，所述光接收模组用于对激光经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号进行聚焦；所述第一光电探测器用于接收聚焦后的激光反射信号并将其转换为电信号；

光电信号转换单元与所述第一光电探测器电连接，用于对将所述第一光电探测器传递的电信号转换为数字信号；

处理器单元与所述光电信号转换单元电连接，用于接收多组所述光电信号转换单元传递的数字信号，根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。

进一步地，所述装置还包括参比光路和波分复用器；

参比光路沿光路方向上设置有参比气室和第二光电传感器，所述第二光电传感器与所述光电信号转换单元电连接；

波分复用器用于将所述激光发射单元发出的激光分为两路，一路进入所述参比光路，另一路进入所述光学传递模组。

进一步地，所述波分复用器按照1:9的比例将所述激光发射单元发出的激光分为两路，1/10激光信号进入所述参比光路，9/10激光信号进入所述光学传递模组。

进一步地，所述光电信号转换单元包括多路信号选通单元、运算放大单元和模数转换单元；

多路信号选通单元用于对第一光电传感器和第二光电传感器传输的电信号进行选择；

运算放大单元与所述多路信号选通单元电连接，用于对所述多路信号选通单元选定的电信号进行放大；

模数转换单元与所述运算放大单元电连接，用于将经由所述运算放大单元放大后的电信号转换为数字信号后发送给处理器单元。

进一步地，所述装置还包括激光测距单元；

激光测距单元与所述处理器单元电连接，用于发射和接收测距激光，并根据所述测距激光在发射时和接收时的相位变化，计算监测装置与目标面的距离信息；

所述处理器单元还用于接收所述距离信息，并根据所述距离信息确定所述目标区域。

进一步地，所述光学模组控制单元为步进电机，所述光学传递模组包括全反射镜和多面全反射镜，所述全反射镜和所述多面全反射镜沿光路方向上设置，所述步进电机用于驱动所述全反射镜沿轴向转动以完成激光信号的纵向扫描或者用于驱动所述多面全反射镜的折转面转动以完成激光信号的横向扫描。

进一步地，所述光接收模组包括滤波片和会聚透镜；

滤波片用于滤除经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号中的背景光；

会聚透镜用于将滤波片处理后的激光信号会聚到所述第一光电传感器中。

进一步地，所述激光发射单元包括激光器驱动单元和激光器，所述激光器驱动单元用于生成激光器调制信号，驱动所述激光器产生调制激光信号；

所述激光器驱动单元还包括低频扫描信号产生单元、高频调制信号产生单元、信号叠加单元和温控单元；

低频扫描信号产生单元用于产生低频扫描信号；

高频调制信号产生单元用于产生高频调制信号；

信号叠加单元用于将所述低频扫描信号和所述高频调制信号叠加为激光器调制信号；

温控单元用于调节所述调制激光信号的温度并使其工作温度温度。

进一步地，所述激光发射单元与所述光学传递模组之间还设置有准直透镜。

在第二方面，本发明还提供了一种激光气体浓度成像方法，所述方法应用于如本发明第一方面所述的激光气体浓度成像监测装置，所述方法包括以下步骤：

激光发射单元发出激光；

光学传递模组将所述激光发射单元发出的激光折转至目标区域；所述目标区域内包含有待测气体；

光学模组控制单元对所述光线传递模组的折转方向进行控制；

光接收模组对激光经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号进行聚焦；

第一光电探测器接收聚焦后的激光反射信号并将其转换为电信号；

光电信号转换单元对将所述第一光电探测器传递的电信号转换为数字信号；

处理器单元接收多组所述光电信号转换单元传递的数字信号，根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。

本发明能够取得以下技术效果：

本发明提供了一种激光气体浓度成像监测装置和方法，该包括激光发射单元、光学传递模组、光学模组控制单元、测气光路、光电信号转换单元和处理器单元。通过光学模组控制单元可以对光学传递模组的光线折转方向进行控制，而后通过光接收模组对待测气体反射后的信号进行聚焦，聚焦的激光反射信号依次经过第一光电传感器、光电信号转换单元处理后生成数字信号，处理器单元根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。上述方案采用扫描式光路设计，具有低功耗的特点，同时能够实现对待测气体的多维度扫描，基于气体浓度图像可以快速定位出气体泄漏点所在，在气体监测领域具有广阔的发展前景。

附图说明

图1是本发明一实施例涉及的激光气体浓度成像监测装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例涉及的激光气体浓度成像监测方法的流程图；

图3是本发明另一实施例涉及的激光气体浓度成像监测方法的流程图；

图4是本发明一实施例涉及的气体浓度图像的示意图。

附图标记：

1、处理器单元；

2、激光测距单元；

3、激光器驱动单元；

4、光电信号转换单元；

5、反射镜控制单元；

6、第一光电探测器；

7、会聚透镜；

8、滤波片；

9、多面全反射镜；

10、第二光电探测器；

11、参比气室；

12、激光器；

13、波分复用器；

14、准直透镜；

15、全反射镜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明设计了一种采用TDLAS技术的激光气体浓度成像监测装置，该装置结合波长调制光谱、二次谐波检测技术和点云图像优化处理算法能够实现对一定区域范围的气体浓度分布进行高精度、快速和高选择性地监测，具体可用于工业危险气体泄露监测、矿井环境监测和危险气体储存运输监测等。

本发明具有很多优势：（1）无需测试人员临近危险气体，可对危险气体进行远程监测，保证了测试人员的安全；（2）采用扫描式光路设计，更有利于实现低功耗；（3）可实现二维扫描，有助于了解气体的分布，结合现场图像可快速定位危险气体泄露点；（4）测量精度高，测量下限可达ppm量级；（5）每种待测气体只会对特定波长的激光进行吸收，可降低交叉干扰，可对多组分气体进行监测；（6）该装置本身安全性稿，不会引发危险气体的爆炸事故。因此，本发明在气体监测领域具有广阔的发展前景。

如图1所示，在第一方面，本发明提供了一种激光气体浓度成像监测装置，包括激光发射单元、光学传递模组、光学模组控制单元、测气光路、光电信号转换单元4和处理器单元1；

激光发射单元用于发出激光；

光学传递模组用于将所述激光发射单元发出的激光折转至目标区域；所述目标区域内包含有待测气体；

光学模组控制单元用于对所述光线传递模组的折转方向进行控制；

测气光路沿光路方向上依次设置有光接收模组和第一光电探测器6，所述光接收模组用于对激光经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号进行聚焦；所述第一光电探测器用于接收聚焦后的激光反射信号并将其转换为电信号；

光电信号转换单元4与所述第一光电探测器6电连接，用于对将所述第一光电探测器传递的电信号转换为数字信号；

处理器单元1与所述光电信号转换单元4电连接，用于接收多组所述光电信号转换单元4传递的数字信号，根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。

上述方案通过光学模组控制单元可以对光学传递模组的光线折转方向进行控制，而后通过光接收模组对待测气体反射后的信号进行聚焦，聚焦的激光反射信号依次经过第一光电传感器、光电信号转换单元处理后生成数字信号，处理器单元根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。上述方案采用扫描式光路设计，具有低功耗的特点，同时能够实现对待测气体的多维度扫描，基于气体浓度图像可以快速定位出气体泄漏点所在，在气体监测领域具有广阔的发展前景。

在某些实施例中，所述装置还包括参比光路和波分复用器13；

参比光路沿光路方向上设置有参比气室11和第二光电传感器10，所述第二光电传感器10与所述光电信号转换单元4电连接；波分复用器13用于将所述激光发射单元发出的激光分为两路，一路进入所述参比光路，另一路进入所述光学传递模组。

在某些实施例中，所述光学模组控制单元为反射镜控制单元5，所述反射镜控制单元5可以是一台步进电机，所述光学传递模组包括全反射镜15和多面全反射镜9（如可以是八面多全反射镜），所述全反射镜15和所述多面全反射镜9沿光路方向上设置，所述步进电机用于驱动所述全反射镜15沿轴向转动以完成激光信号的纵向扫描或者用于驱动所述多面全反射镜9的折转面转动以完成激光信号的横向扫描。

在某些实施例中，所述激光发射单元与所述光学传递模组之间还设置有准直透镜14。准直透镜14用于对激光发射单元发出的激光信号进行准直，以使得激光能够尽可能沿水平方向照射至所述全反射镜15的反射面，避免因光线偏折造成的干扰，提升计算进度。

优选的，所述波分复用器13按照1:9的比例将所述激光发射单元发出的激光分为两路，1/10激光信号进入所述参比光路，9/10激光信号进入所述光学传递模组。具体在使用过程中，1/10的调制激光信号经参比气室11内气体吸收后，由第二光电探测器10接收转换为微弱电流信号，用于气体寻峰和浓度反演；另一路9/10调制激光信号经准直透镜、全反射镜和多面全反射镜折转后被待测气体吸收，被吸收后的9/10调制激光信号经过漫反射经光接收单元折转后，被第一光电探测器6接收。

在某些实施例中，所述光电信号转换单元4包括多路信号选通单元、运算放大单元和模数转换单元；多路信号选通单元用于对第一光电传感器和第二光电传感器传输的电信号进行选择；运算放大单元与所述多路信号选通单元电连接，用于对所述多路信号选通单元选定的电信号进行放大；模数转换单元与所述运算放大单元电连接，用于将经由所述运算放大单元放大后的电信号转换为数字信号后发送给处理器单元。

多路信号选通单元可以选定对第一光电传感器传输的电信号进行转换，模数转换单元通过对接收的多组第一光电传感器传输的电信号进行转换，得到多组数字信号后发给处理器单元，处理器单元根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。每次反射镜控制单元5对于光学传递模组进行调整，使得第一光电传感器能够接收到目标区域中不同位置的待测气体的漫反射信号，构成一组电信号数据，通过多组电信号数据可以实现对目标区域中不同位置的气体浓度的测量。

多路信号选通单元也可以选定对第二光电传感器传输的电信号进行转换，1/10的调制激光信号经参比气室11后被第二光电探测器10接收转换为微弱电流信号，模数转换单元将该微弱电流信号转换为数字信号后发送给处理器单元1，能够实现对待测气体的寻峰和浓度反演。

在某些实施例中，所述装置还包括激光测距单元2；激光测距单元2与所述处理器单元1电连接，所述激光测距单元2用于发射和接收测距激光，并根据所述测距激光在发射时和接收时的相位变化，计算监测装置与目标面的距离信息；所述处理器单元1还用于接收所述距离信息，并根据所述距离信息确定所述目标区域。

优选的，激光测距单元2包括测距激光驱动发射单元、测距激光接收单元和数据采集处理单元，数据采集处理单元分别与所述测距激光驱动发射单元、测距激光接收单元电连接。在使用过程中，激光测距单元2在接收到处理器单元1发出的测距指令后，测距激光驱动发射单元发出测距激光，测距激光在照射至目标区域的目标面后反射回，反射回的测距激光被测距激光接收单元所接收，数据采集处理单元采集根据测距激光驱动发射单元发射测距激光时的相位与测距激光接收单元接收测距激光反射信号时的相位变化确定装置距离目标面的距离信息，而后将距离信息发送给处理器单元1，处理器单元1根据距离信息便可计算出目标处测试区域。

在某些实施例中，所述光接收模组包括滤波片8和会聚透镜7；滤波片8用于滤除经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号中的背景光；会聚透镜7用于将滤波片8处理后的激光信号会聚到所述第一光电传感器6中。通过滤波片对反射激光信号中的背景光进行滤除，可以有效减少数据采集时背景光对于反射信号的干扰；通过会聚透镜7对反射激光信号进行聚集，使得第一光电传感器6能够尽可能多地接收到反射激光信号，有效提升数据计算的准确性。

在某些实施例中，所述激光发射单元包括激光器驱动单元3和激光器12，所述激光器驱动单元3用于生成激光器调制信号，驱动所述激光器12产生调制激光信号。

优选的，所述激光器驱动单元3还包括低频扫描信号产生单元、高频调制信号产生单元、信号叠加单元和温控单元；低频扫描信号产生单元用于产生低频扫描信号；高频调制信号产生单元用于产生高频调制信号；信号叠加单元用于将所述低频扫描信号和所述高频调制信号叠加为激光器调制信号；温控单元用于调节所述调制激光信号的温度并使其工作温度温度。在另一些实施例中，激光器驱动单元3还包括压控恒流源。

通过信号叠加单元对所述低频扫描信号和所述高频调制信号进行不同程度的叠加，能够得到不同频率的激光器调制信号，进而驱动激光器12生成不同的频率的激光信号，由于不同待测气体吸收的激光波长是不一样的，因而通过上述方案能够同步实现对于多种待测气体的气体浓度的测量。

如图2所示，在第二方面，本发明还提供了一种激光气体浓度成像方法，所述方法应用于如本发明第一方面所述的激光气体浓度成像监测装置，所述方法包括以下步骤：

首先进入步骤S201激光发射单元发出激光；

而后进入步骤S202光学传递模组将所述激光发射单元发出的激光折转至目标区域；所述目标区域内包含有待测气体；

而后进入步骤S203光学模组控制单元对所述光线传递模组的折转方向进行控制；

而后进入步骤S204光接收模组对激光经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号进行聚焦；

而后进入步骤S205第一光电探测器接收聚焦后的激光反射信号并将其转换为电信号；

而后进入步骤S206光电信号转换单元对将所述第一光电探测器传递的电信号转换为数字信号；

而后进入步骤S207处理器单元接收多组所述光电信号转换单元传递的数字信号，根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。

在本实施例中，八面全反射镜和全反射镜由反射镜控制单元通过步进电机进行控制，二者相互配合，转动不同角度以实现横向和纵向的二维扫描。光电信号转换单元可将第一光电传感器或第二光电传感器传输的微弱电流信号转换为数字信号，并将数字信号发送至处理器单元。处理器单元将每一点的气体浓度信息存储在目标测试区域相应的坐标点上，完成扫描后，经过插值等图像处理，最终生成气体浓度二维分布图。

如图3所示，本发明的工作流程为：首先，系统自检和初始化，这一步骤可以在系统启动后进行；而后可以进行全反射镜组的零点校准；在初始化工作完成后，处理器单元发送测距控制信号至激光测距单元，激光测距单元计算出目标距离（装置与目标面的距离）后反馈给处理器单元，处理器单元根据目标距离可以计算得到目标出测试区域；而后激光器驱动单元产生测气调制激光信号，驱动激光器发射调制激光信号；调制激光信号被分为两路，一路为参比光路，参比激光信号经参比气室后被第二光电探测器接收转换为微弱电流信号，另一路为测气光路，测气激光信号经过全反射镜组反射后进入待测环境（包含待测气体的目标区域中），包含有滤波片和会聚透镜的光接收模组接收到反射回的激光信号，通过第一光电探测器转换为微弱电流信号；两路光电流信号进入光电信号转换单元进行数据处理传回至处理器单元，处理器单元在对数据处理完成后，对气体浓度信息进行存储，并与二维平面坐标相对应；处理器单元中的计算机程序判断是否完成横向扫描，如果未完成则转动八面全反射镜一定角度，重复以上激光信号产生和接收、数据处理和存储的步骤，直至完成横向扫描；而后计算机程序再判断是否完成纵向扫描，如果未完成则转动全反射镜，重复以上激光信号产生和接收、数据处理和存储、横向扫描的步骤，直至完成纵向扫描；完成扫描后，将点云信号进行图像处理，最终生成如图4所示的气体浓度二维成像示意图。

在本申请中，处理器单元包括处理器和存储介质，所述处理器与所述存储介质电连接，所述存储介质中存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述存储介质中存储的计算机程序以实现对激光测距单元、光电信号转换单元传输的信号进行处理。

处理器单元可以是计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等。存储介质包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。处理器包括但不限于CPU（中央处理器）、GPU（图像处理器）、MCU（微处理器）等。

本发明提供了一种激光气体浓度成像监测装置和方法，该包括激光发射单元、光学传递模组、光学模组控制单元、测气光路、光电信号转换单元和处理器单元。通过光学模组控制单元可以对光学传递模组的光线折转方向进行控制，而后通过光接收模组对待测气体反射后的信号进行聚焦，聚焦的激光反射信号依次经过第一光电传感器、光电信号转换单元处理后生成数字信号，处理器单元根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。上述方案能够实现对待测气体的多维度扫描，基于气体浓度图像可以快速定位出气体泄漏点所在，在气体监测领域具有广阔的发展前景。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，包括：

激光发射单元，用于发出激光；

光学传递模组，用于将所述激光发射单元发出的激光折转至目标区域；所述目标区域内包含有待测气体；

光学模组控制单元，用于对所述光线传递模组的折转方向进行控制；

测气光路，沿光路方向上依次设置有光接收模组和第一光电探测器，所述光接收模组用于对激光经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号进行聚焦；所述第一光电探测器用于接收聚焦后的激光反射信号并将其转换为电信号；

光电信号转换单元，与所述第一光电探测器电连接，用于对将所述第一光电探测器传递的电信号转换为数字信号；

处理器单元，与所述光电信号转换单元电连接，用于接收多组所述光电信号转换单元传递的数字信号，根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。

2.如权利要求1所述的激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，还包括：

参比光路，沿光路方向上设置有参比气室和第二光电传感器，所述第二光电传感器与所述光电信号转换单元电连接；

波分复用器，用于将所述激光发射单元发出的激光分为两路，一路进入所述参比光路，另一路进入所述光学传递模组。

3.如权利要求2所述的激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，所述波分复用器按照1:9的比例将所述激光发射单元发出的激光分为两路，1/10激光信号进入所述参比光路，9/10激光信号进入所述光学传递模组。

4.如权利要求2所述的激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，所述光电信号转换单元包括：

多路信号选通单元，用于对第一光电传感器和第二光电传感器传输的电信号进行选择；

运算放大单元，与所述多路信号选通单元电连接，用于对所述多路信号选通单元选定的电信号进行放大；

模数转换单元，与所述运算放大单元电连接，用于将经由所述运算放大单元放大后的电信号转换为数字信号后发送给处理器单元。

5.如权利要求1所述的激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，还包括：

激光测距单元，与所述处理器单元电连接，用于发射和接收测距激光，并根据所述测距激光在发射时和接收时的相位变化，计算监测装置与目标面的距离信息；

所述处理器单元还用于接收所述距离信息，并根据所述距离信息确定所述目标区域。

6.如权利要求1所述的激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，所述光学模组控制单元为步进电机，所述光学传递模组包括全反射镜和多面全反射镜，所述全反射镜和所述多面全反射镜沿光路方向上设置，所述步进电机用于驱动所述全反射镜沿轴向转动以完成激光信号的纵向扫描或者用于驱动所述多面全反射镜的折转面转动以完成激光信号的横向扫描。

7.如权利要求1所述的激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，所述光接收模组包括：

滤波片，用于滤除经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号中的背景光；

会聚透镜，用于将滤波片处理后的激光信号会聚到所述第一光电传感器中。

8.如权利要求1所述的激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，所述激光发射单元包括激光器驱动单元和激光器，所述激光器驱动单元用于生成激光器调制信号，驱动所述激光器产生调制激光信号；

所述激光器驱动单元还包括：

低频扫描信号产生单元，用于产生低频扫描信号；

高频调制信号产生单元，用于产生高频调制信号；

信号叠加单元，用于将所述低频扫描信号和所述高频调制信号叠加为激光器调制信号；

温控单元，用于调节所述调制激光信号的温度并使其工作温度温度。

9.如权利要求1所述的激光气体浓度成像监测装置，其特征在于，所述激光发射单元与所述光学传递模组之间还设置有准直透镜。

10.一种激光气体浓度成像方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至9任一项所述的激光气体浓度成像监测装置，所述方法包括以下步骤：

激光发射单元发出激光；

光学传递模组将所述激光发射单元发出的激光折转至目标区域；所述目标区域内包含有待测气体；

光学模组控制单元对所述光线传递模组的折转方向进行控制；

光接收模组对激光经由所述目标区域内的待测气体反射后的信号进行聚焦；

第一光电探测器接收聚焦后的激光反射信号并将其转换为电信号；

光电信号转换单元对将所述第一光电探测器传递的电信号转换为数字信号；

处理器单元接收多组所述光电信号转换单元传递的数字信号，根据多组数字信号得到多组气体浓度信息，并将所述多组气体浓度信息与目标区域的坐标信息相对应，生成气体浓度图像。

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