CN215866380U - 一种激光光谱探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调谐激光光谱探测装置，所述可调谐激光光谱探测装置包括逻辑电路、激光发生器和激光探测器，所述激光发生器和激光探测器均与所述逻辑电路相连，所述激光发生器在逻辑电路控制下发出激光，所述激光探测器接收探测反射的激光，所述逻辑电路对反射的激光进行处理获得测试信息，所述可调谐激光光谱探测装置还包括滤光片，所述滤光片设于光学镜头前部用于滤除太阳光。在高灵敏度探测时，由于窄带滤光片的带宽足够窄，在强烈阳照条件下也能保证不被太阳光干扰，并保证足够的信噪比，实现气体探测。

Description

一种激光光谱探测装置

技术领域

本实用新型涉及可调谐激光光谱技术，尤其涉及一种激光光谱探测装置。

背景技术

可调谐激光光谱技术(TDLAS)是应用于工业、矿业等行业对于气体检测的技术，能够远程对气体进行高精度的检测。好处在于：

1)激光与气体之间不发生接触式化学反应，不会影响待测气体的组分和形态；2)实现远程遥测，对危险气体可进行远程测量，传感器传输距离可达几公里，保证测试人员安全；3)通过气体对特定激光的共振吸收进行浓度检测，测量精度极高，测量下限可达ppm量级；4) 本质安全，传感端不易受到电磁辐射的干扰、不产生火花；5)每种气体的监测对应特定激光波长，不存在交叉干扰，易于检测混合气体中的特定成分；6)气体检测响应速度极快，相比于其它方法监测，响应时间大大缩短，可以达到毫秒量级。

而目前的TDLAS装置为了实现远距离探测，使用了高灵敏度的激光探测电路，高灵敏度探测除了提升了系统对有效激光信号的探测能力之外，同时也加大了太阳光背景噪声的影响，目前的TDLAS装置使用的是宽带滤光片，缺少对强烈太阳光背景噪声滤除装置。

实用新型内容

鉴于目前存在的上述不足，本实用新型提供一种激光光谱探测装置，能够通过滤光片实现对太阳光背景噪声的滤除，提高对气体的检测效果。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种激光光谱探测装置，所述可调谐激光光谱探测装置包括逻辑电路、激光发生器和激光探测器，所述激光发生器和激光探测器均与所述逻辑电路相连，所述激光发生器在逻辑电路控制下发出激光，所述激光探测器接收探测反射的激光，所述逻辑电路对反射的激光进行处理获得测试信息，所述可调谐激光光谱探测装置还包括窄带滤光片，所述窄带滤光片设于光学镜头前部用于滤除强烈的太阳光。

在实际应用中，所述逻辑电路包括信号处理电路、控制电路和激光驱动电路，所述信号处理电路与激光探测器相连，所述激光驱动电路与激光发生器相连，所述信号处理电路和激光驱动电路均与控制电路相连。

依照本实用新型的一个方面，所述激光发生器包括指示激光器和可调谐激光器，所述指示激光器和可调谐激光器均与激光驱动电路相连。

依照本实用新型的一个方面，指示激光器发出指示激光用于指示气团的位置，可调谐激光器发出可调谐激光进行激光发射。

依照本实用新型的一个方面，由激光驱动电路驱动指示激光器和可调谐激光器发出激光，控制电路负责对激光驱动电路进行协调控制。

依照本实用新型的一个方面，所述激光光谱探测装置还包括探测镜头，所述探测镜头设于激光探测器前部。

依照本实用新型的一个方面，反射回来的调谐激光经过探测镜头汇聚后到激光探测器上，被激光探测器接收，经过信号处理电路处理后，得到目标气团的气体柱浓度积分信息。

依照本实用新型的一个方面，信号处理电路用于对激光探测器接收到的反射回来的激光进行处理，控制电路负责对信号处理电路进行协调控制。

依照本实用新型的一个方面，所述滤光片包括宽带滤光片或窄带滤光片，所述宽带滤光片设置于激光探测器前部，所述窄带滤光片设置于探测镜头前部。

依照本实用新型的一个方面，宽带滤光片和窄带滤光片均起到了对太阳光的滤除效果，在高灵敏探测模式下，窄带滤光片避免系统被强烈太阳光干扰，造成系统光学“致盲”，无法正常探测的情况。

本实用新型实施的优点：本实用新型所述的一种激光光谱探测装置，所述可调谐激光光谱探测装置包括逻辑电路、激光发生器和激光探测器，所述激光发生器和激光探测器均与所述逻辑电路相连，所述激光发生器在逻辑电路控制下发出激光，所述激光探测器接收探测反射的激光，所述逻辑电路对反射的激光进行处理获得测试信息，所述可调谐激光光谱探测装置还包括滤光片，所述滤光片设于激光探测器前部(宽带滤光片)或光学镜头前部(窄带滤光片)用于滤除太阳光。在高灵敏度探测时，由于窄带滤光片的带宽足够窄，在强烈阳照条件下也能保证不被太阳光干扰，并保证足够的信噪比，实现气体探测。针对不同的应用场景，太阳光不强烈的情况下可以选用安装在探测器之前的宽带滤光片，太阳光强烈的情况下，选用安装在光学镜头前的窄带滤光片。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述的一种激光光谱探测装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述的一种激光光谱探测装置的滤除太阳光噪声的过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，一种激光光谱探测装置，所述可调谐激光光谱探测装置包括逻辑电路、激光发生器和激光探测器，所述激光发生器和激光探测器均与所述逻辑电路相连，所述激光发生器在逻辑电路控制下发出激光，所述激光探测器接收探测反射的激光，所述逻辑电路对反射的激光进行处理获得测试信息，所述可调谐激光光谱探测装置还包括滤光片，所述滤光片设于激光探测器前部或者光学镜头前部用于滤除太阳光。

在实际应用中，所述逻辑电路包括信号处理电路、控制电路和激光驱动电路，所述信号处理电路与激光探测器相连，所述激光驱动电路与激光发生器相连，所述信号处理电路和激光驱动电路均与控制电路相连。

在实际应用中，所述激光发生器包括指示激光器和可调谐激光器，所述指示激光器和可调谐激光器均与激光驱动电路相连。

在实际应用中，指示激光器发出指示激光用于指示气团的位置，可调谐激光器发出可调谐激光进行激光发射。

在实际应用中，由激光驱动电路驱动指示激光器和可调谐激光器发出激光，控制电路负责对激光驱动电路进行协调控制。

在实际应用中，所述激光光谱探测装置还包括探测镜头，所述探测镜头设于激光探测器前部。

在实际应用中，反射回来的激光经过探测镜头汇聚后到激光探测器上，被激光探测器接收，经过信号处理电路处理后，得到目标气团的气体柱浓度信息。

在实际应用中，信号处理电路用于对激光探测器接收到的反射回来的调谐激光进行处理，控制电路负责对信号处理电路进行协调控制。

在实际应用中，所述滤光片包括宽带滤光片或窄带滤光片，所述宽带滤光片设置于激光探测器前部，所述窄带滤光片设置于探测镜头前部。

在实际应用中，宽带滤光片和窄带滤光片均起到了对太阳光的滤除效果，在高灵敏探测模式下，避免系统仍然会被太阳光干扰，造成系统光学“致盲”，无法正常探测的情况。两种滤光片可二选一应用。

在实际应用中，如图2所示，为滤除太阳光的详细示意图，激光信号线经过窄带滤光片滤除太阳光噪声，然后再经过镜头汇聚到探测器光敏面上，探测器的信号经过处理得到所需要的气体浓度信息。

在实际应用中，如图1所示，本实施例的工作原理为：首先通过激光驱动电路驱动可调谐激光器，由可调谐激光器发出调谐激光，调谐激光穿过目标气团，并被目标气团后的目标反射回来，反射回来的调谐激光经过镜头后汇聚到探测器上，被探测器接收，经过信号处理电路处理后，得到甲烷气团的气体柱浓度信息。控制电路负责对激光驱动电路以及信号处理电路进行协调控制。

本实用新型实施的优点：本实用新型所述的一种激光光谱探测装置，所述可调谐激光光谱探测装置包括逻辑电路、激光发生器和激光探测器，所述激光发生器和激光探测器均与所述逻辑电路相连，所述激光发生器在逻辑电路控制下发出激光，所述激光探测器接收探测反射的激光，所述逻辑电路对反射的激光进行处理获得测试信息，所述可调谐激光光谱探测装置还包括滤光片，所述滤光片设于激光探测器前部或者光学镜头前部用于滤除太阳光。在高灵敏度探测时，由于窄带滤光片的带宽足够窄，在强烈阳照条件下也能保证不被太阳光干扰，并保证足够的信噪比，实现气体探测。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种激光光谱探测装置，其特征在于，所述激光光谱探测装置包括逻辑电路、激光发生器和激光探测器，所述激光发生器和激光探测器均与所述逻辑电路相连，所述激光发生器在逻辑电路控制下发出激光，所述激光探测器接收探测反射的激光，所述逻辑电路对反射的激光进行处理获得测试信息，所述激光光谱探测装置还包括滤光片，所述滤光片设于激光探测器前部用于滤除太阳光。

2.根据权利要求1所述的激光光谱探测装置，其特征在于，所述逻辑电路包括信号处理电路、控制电路和激光驱动电路，所述信号处理电路与激光探测器相连，所述激光驱动电路与激光发生器相连，所述信号处理电路和激光驱动电路均与控制电路相连。

3.根据权利要求2所述的激光光谱探测装置，其特征在于，所述激光发生器包括指示激光器和可调谐激光器，所述指示激光器和可调谐激光器均与激光驱动电路相连。

4.根据权利要求1所述的激光光谱探测装置，其特征在于，所述激光光谱探测装置还包括探测镜头，所述探测镜头设于激光探测器前部。

5.根据权利要求4所述的激光光谱探测装置，其特征在于，所述滤光片包括宽带滤光片或窄带滤光片，所述宽带滤光片设置于激光探测器前部，所述窄带滤光片设置于探测镜头前部。

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