專利名稱:一種具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于工礦氣體濃度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法。
背景技術(shù):
目前,國(guó)內(nèi)外用于煤礦井下氣體濃度檢測(cè)的方法主要有載體催化、熱導(dǎo)、光干涉、紅外檢測(cè)等幾種方法。采用載體催化的方法進(jìn)行氣體濃度檢測(cè)存在硫化物中毒的可能,且檢測(cè)范圍窄、調(diào)校周期短;采用熱導(dǎo)原理來(lái)檢測(cè)氣體濃度存在測(cè)量精度不高、受環(huán)境溫度影響較大,不易補(bǔ)償?shù)热秉c(diǎn);光干涉儀利用光的干涉現(xiàn)象來(lái)測(cè)量礦井內(nèi)的氣體濃度,由于干涉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜,造價(jià)高昂,不易實(shí)現(xiàn)小型化,且易受氧氣、二氧化碳、溫度、氣壓等因素的影響產(chǎn)生測(cè)量誤差等;非色散紅外光譜技術(shù)(NDIR)技術(shù)是目前一種比較先進(jìn)的氣體分析技術(shù),具有快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。目前,在對(duì)煤礦礦井氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中,激光氣體檢測(cè)方法得到了廣泛應(yīng)用,激光氣體檢測(cè)方法的基本原理與紅外氣體檢測(cè)原理是一致的,但與紅外氣體檢測(cè)原理相比較,測(cè)量精度和準(zhǔn)確度更高,且具有檢測(cè)快速、穩(wěn)定性好的特點(diǎn);激光氣體檢測(cè)方法采用波長(zhǎng)調(diào)制光譜技術(shù)(WMS)來(lái)實(shí)現(xiàn)礦井內(nèi)氣體濃度的檢測(cè),該技術(shù)通過(guò)檢測(cè)氣體光學(xué)吸收對(duì)入射光波長(zhǎng)變化的非線性影響來(lái)確定氣體濃度,采用可調(diào)諧激光器作為檢測(cè)光源,該方法可以實(shí)現(xiàn)煤礦井下CH4、C02、C0等多種特征氣體的檢測(cè),且不易受環(huán)境濕度的干擾;另外采用光路分離技術(shù),還可以實(shí)現(xiàn)多光路分路檢測(cè)。在目前采用的激光氣體檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置中,激光氣體檢測(cè)裝置都是安裝在環(huán)境復(fù)雜的礦井內(nèi),檢測(cè)裝置容易受到各種環(huán)境因素的影響而導(dǎo)致其性能發(fā)生改變,造成測(cè)量不準(zhǔn)等現(xiàn)象的發(fā)生,這就需要礦井工作人員不定期的進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和檢修,這不僅增加了工作人員的工作量,同時(shí)容易產(chǎn)生一定的安全隱患。因此,目前急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)礦井中激光氣體檢測(cè)裝置的自動(dòng)校正方法和裝置,以便保證氣體測(cè)量裝置的可靠性和穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法,該方法能夠?qū)さV中各種氣體濃度進(jìn)行高精度檢測(cè),同時(shí)還能夠以一定周期進(jìn)行檢測(cè)裝置的自動(dòng)校正,以保證檢測(cè)裝置的可靠性和穩(wěn)定性。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法,包括以下步驟:利用激光器產(chǎn)生檢測(cè)光源的步驟;檢測(cè)光束進(jìn)入裝有待測(cè)濃度氣體的測(cè)量氣室的步驟;將從測(cè)量氣室中出來(lái)的光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和諧波鎖相檢測(cè)的步驟;將得到的諧波鎖相檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換,并傳送至核心處理器的步驟;核心處理器控制對(duì)氣體濃度檢測(cè)結(jié)果的顯示和發(fā)送的步驟;自動(dòng)校正的步驟,在該步驟中對(duì)檢測(cè)光束進(jìn)行分路,將其中的一路送入裝有已知濃度氣體的參考?xì)馐?,將該已知濃度值和首次線性標(biāo)定后的激光器中心波長(zhǎng)位置作為參考數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,將從參考?xì)馐页鰜?lái)的光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和諧波鎖相檢測(cè),并將得到的諧波鎖相檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換,并傳送至核心處理器,核心處理器進(jìn)行線性漂移判斷,如果核心處理器得到的參考?xì)馐抑袣怏w濃度的檢測(cè)值和激光器中心波長(zhǎng)位置與記錄的兩個(gè)參考數(shù)據(jù)不一致,則通過(guò)線性校正算法根據(jù)上述兩個(gè)參考數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)校正。進(jìn)一步,在上述步驟中采用光纖分路器對(duì)檢測(cè)光束進(jìn)行分路,將檢測(cè)光束分為兩路或多路。進(jìn)一步,所述步驟中的核心處理器采用MCU。進(jìn)一步,在上述步驟中還包括聲光報(bào)警的步驟,在檢測(cè)到氣體濃度達(dá)到設(shè)定的閥值以后進(jìn)行聲光報(bào)警。進(jìn)一步,上述步驟中的激光器采用波長(zhǎng)可調(diào)諧的激光器。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述的具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦井中的氣體濃度進(jìn)行精確測(cè)定,同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)校正,既能保證檢測(cè)過(guò)程和檢測(cè)裝置的穩(wěn)定性,又不需要工作人員經(jīng)常地進(jìn)行手動(dòng)維護(hù),延長(zhǎng)了人工校正周期,減少了人為下井校正次數(shù),減少了安全隱患。
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚,本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明:圖1為本檢測(cè)方法的流程圖;圖2為檢測(cè)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖,對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖1為本檢測(cè)方法的流程圖,如圖所示,本發(fā)明所述的具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法包括以下步驟:步驟一:利用激光器產(chǎn)生檢測(cè)光源,激光器輸出的單色光束作為檢測(cè)光束;步驟二:將步驟一中的檢測(cè)光束進(jìn)行分路,在本實(shí)施例中,采用光纖分路器將檢測(cè)光束分成兩路;步驟三:將其中的一路光束送入裝有待測(cè)濃度氣體的測(cè)量氣室,將另一路光束送入裝有已知濃度氣體的參考?xì)馐?,同時(shí)將該已知濃度值和首次線性標(biāo)定后的激光器中心波長(zhǎng)位置作為參考數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄;步驟四:從測(cè)量氣室和參考?xì)馐页鰜?lái)的兩路光束分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和諧波鎖相檢測(cè)并對(duì)得到的諧波鎖相檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換,再傳送至核心處理器;步驟五:核心處理器對(duì)上述兩路信號(hào)進(jìn)行處理,對(duì)于送入?yún)⒖細(xì)馐业墓馐a(chǎn)生的信號(hào),核心處理器將檢測(cè)到的氣體濃度值和激光器中心波長(zhǎng)位置與步驟三中記錄的這兩個(gè)參考數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較,若不一致,則啟動(dòng)線性校正算法,對(duì)裝置進(jìn)行校正;對(duì)于送入測(cè)量氣室的光束產(chǎn)生的信號(hào),核心處理器根據(jù)檢測(cè)到的氣體濃度值進(jìn)行顯示和發(fā)送,并判斷是否進(jìn)行報(bào)警等,在本實(shí)施例中,核心處理器采用MCU。作為本實(shí)施例的一種改進(jìn),在步驟二中對(duì)檢測(cè)光束進(jìn)行分路時(shí),將檢測(cè)光束分成多路光束,將其中的兩路分別送入測(cè)量氣室和參考?xì)馐?,其他的光路作為后期的參考?xì)馐一驕y(cè)量氣室的擴(kuò)展備用。
最后說(shuō)明的是,以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述,但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變,而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法,包括以下步驟: 利用激光器產(chǎn)生檢測(cè)光源的步驟; 檢測(cè)光束進(jìn)入裝有待測(cè)濃度氣體的測(cè)量氣室的步驟; 將從測(cè)量氣室中出來(lái)的光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和諧波鎖相檢測(cè)的步驟; 將得到的諧波鎖相檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換,并傳送至核心處理器的步驟; 核心處理器控制對(duì)氣體濃度檢測(cè)結(jié)果的顯示和發(fā)送的步驟; 其特征在于:還包括自動(dòng)校正的步驟,在該步驟中對(duì)檢測(cè)光束進(jìn)行分路,將其中的一路送入裝有已知濃度氣體的參考?xì)馐遥瑢⒃撘阎獫舛戎岛褪状尉€性標(biāo)定后的激光器中心波長(zhǎng)位置作為參考數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,將從參考?xì)馐页鰜?lái)的光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和諧波鎖相檢測(cè),并將得到的諧波鎖相檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換,并傳送至核心處理器,核心處理器進(jìn)行線性漂移判斷,如果核心處理器得到的參考?xì)馐抑袣怏w濃度的檢測(cè)值和激光器中心波長(zhǎng)位置與記錄的兩個(gè)參考數(shù)據(jù)不一致,則通過(guò)線性校正算法根據(jù)上述兩個(gè)參考數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法,其特征在于:采用光纖分路器對(duì)檢測(cè)光束進(jìn)行分路,將檢測(cè)光束分為兩路或多路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法,其特征在于:所述步驟中的核心處理器采用MCU。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法,其特征在于:還包括聲光報(bào)警的步驟,在檢測(cè)到氣體濃度達(dá)到設(shè)定的閥值以后進(jìn)行聲光報(bào)目O
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法,其特征在于:步驟中的激光器采用波長(zhǎng)可調(diào)諧的激光器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有自動(dòng)線性校正功能的激光氣體檢測(cè)方法,屬于工礦氣體濃度測(cè)量領(lǐng)域;該方法包括以下步驟產(chǎn)生檢測(cè)光束;對(duì)檢測(cè)光束分路;光束分別通過(guò)測(cè)量氣室和參考?xì)馐?,并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換與諧波鎖相檢測(cè),并進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換之后送入核心處理器;對(duì)于經(jīng)過(guò)參考?xì)馐业墓馐a(chǎn)生的信號(hào),核心處理器將檢測(cè)到的氣體濃度值和激光器中心波長(zhǎng)位置與首次標(biāo)定時(shí)記錄的這兩個(gè)參考數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較,若不一致,則啟動(dòng)線性校正算法,對(duì)裝置進(jìn)行校正;對(duì)于經(jīng)過(guò)測(cè)量氣室的光束產(chǎn)生的信號(hào),核心處理器根據(jù)檢測(cè)到的氣體濃度值進(jìn)行顯示和發(fā)送等;本方法在對(duì)礦井中的氣體濃度進(jìn)行精確測(cè)定的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)校正,減少了工作人員下井維護(hù)的次數(shù)。
文檔編號(hào)G01N21/31GK103196852SQ20131012324
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者莫志剛, 孫世嶺, 郭清華, 張書林, 李軍, 龔仲?gòu)?qiáng), 于慶 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院