本實(shí)用新型涉及一種基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜的氣體溫度檢測(cè)裝置，屬于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前測(cè)溫技術(shù)根據(jù)測(cè)量方式分為接觸式和非接觸式測(cè)量，接觸式測(cè)量是點(diǎn)式測(cè)量，在特定溫度范圍內(nèi)溫度相應(yīng)線性度不高，檢測(cè)靈敏度低。非接觸時(shí)測(cè)溫則不需要與被測(cè)對(duì)象接觸，而且不會(huì)干擾溫度場(chǎng)，適用與高溫條件下測(cè)溫。調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)用于燃燒場(chǎng)氣體溫度測(cè)量時(shí)不會(huì)干擾待測(cè)流場(chǎng)，具有高靈敏度、高的譜分辨率、快速的相應(yīng)時(shí)間、多參量同時(shí)測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜的氣體溫度檢測(cè)裝置，以解決在高溫測(cè)量領(lǐng)域中接觸式測(cè)量環(huán)境受限、達(dá)不到高精度和檢測(cè)靈敏度低的問題，進(jìn)而提供了一種基于可調(diào)諧激光吸收光譜的氣體溫度檢測(cè)裝置，為此，本實(shí)用新型提供如下的技術(shù)方案：一種基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜的氣體溫度檢測(cè)裝置，包括：發(fā)射單元、燃燒場(chǎng)氣體吸收池單元、接收單元、中央控制處理單元。本實(shí)用新型通過發(fā)射單元產(chǎn)生中心波長(zhǎng)為1390nm的激光光束，光束通過燃燒場(chǎng)氣體吸收池，由接收單元測(cè)量激光經(jīng)過燃燒場(chǎng)后的光強(qiáng)變化，最后由中央控制處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和測(cè)量溫度的實(shí)時(shí)顯示。

本實(shí)用新型所述的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜氣體溫度檢測(cè)裝置，發(fā)射單元采用工作中心波長(zhǎng)位于1390nm的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，溫度控制器用于控制可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的工作溫度，電流控制器通過信號(hào)發(fā)生器加載100Hz的三角波掃描電壓信號(hào)輸入控制器的電流端，驅(qū)動(dòng)激光器波長(zhǎng)在1390nm附近掃描。然后將相應(yīng)波長(zhǎng)的激光通過光纖和自制的光纖準(zhǔn)直器進(jìn)入燃燒場(chǎng)氣體吸收池。

本實(shí)用新型所述的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜氣體溫度檢測(cè)裝置，燃燒場(chǎng)氣體吸收池采用三區(qū)燃燒爐30cm光程的五反射腔氣體吸收池來實(shí)現(xiàn)氣體均勻高溫環(huán)境。

本實(shí)用新型所述的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜氣體溫度檢測(cè)裝置，接收單元由光電轉(zhuǎn)換探測(cè)器PDA10CS測(cè)量激光經(jīng)過燃燒場(chǎng)后的光強(qiáng)變化，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后輸入到鎖相放大器中進(jìn)行鎖相檢測(cè)并輸出二次諧波信號(hào)，最后通過多功能數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行信號(hào)采集。

本實(shí)用新型所述的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜氣體溫度檢測(cè)裝置，中央控制處理單元將數(shù)據(jù)采集卡USB2850采集到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用嵌入式操作系統(tǒng)編輯，將測(cè)量結(jié)果在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。

本實(shí)用新型的有益效果：發(fā)射單元采用1392.80nm和1393.05nm H20吸收譜線對(duì)，因?yàn)樗畷r(shí)燃燒產(chǎn)物的重要?dú)怏w，本實(shí)用新型可以測(cè)量不同燃燒工況下的燃燒場(chǎng)溫度，水蒸氣的兩條譜線對(duì)也是經(jīng)過標(biāo)定篩選的，在氣體吸收池中對(duì)光譜線的吸收效果顯著，對(duì)測(cè)量惡劣環(huán)境下的氣體參數(shù)，有很好的適應(yīng)性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜氣體溫度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的檢測(cè)系統(tǒng)原理圖。

圖3為本實(shí)用新型的水蒸氣的吸收光譜吸收峰的選擇。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清晰地闡述本實(shí)用新型的特點(diǎn)和工作基本原理，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)驗(yàn)新型進(jìn)行說明：本具體實(shí)施方式首先提供了一種基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）氣體溫度檢測(cè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，如圖1所示，包括：發(fā)射單元（11）、燃燒場(chǎng)氣體吸收池（12）、接收單元（13）和中央控制處理單元（14）；發(fā)射單元（11）把調(diào)制后的激光經(jīng)過光纖準(zhǔn)直器單次穿過待測(cè)的燃燒場(chǎng)氣體吸收池（12），由接收單元（13）測(cè)量經(jīng)過燃燒場(chǎng)后的光強(qiáng)變化，最后由中央控制處理單元（14）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和測(cè)量溫度的實(shí)時(shí)顯示。

其中，如圖2所示，發(fā)射單元由2只可調(diào)諧DFB激光器及其驅(qū)動(dòng)裝置、光纖耦合器、準(zhǔn)直器，通過計(jì)算機(jī)處理單元來控制和切換激光器的工作狀態(tài)，使激光光源發(fā)出特定波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光束，經(jīng)過光纖耦合器后，對(duì)氣體進(jìn)行掃描，本實(shí)用新型采用ITC5022激光二極管電流溫度控制器通過驅(qū)動(dòng)LM14S2蝶形封裝底座來實(shí)現(xiàn)DFB激光器的溫度控制和電流驅(qū)動(dòng)。

實(shí)施方式，如圖2所示，接收單元由光電傳感器VIGO碲鎘汞探測(cè)器將氣體吸收后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過放大、濾波等處理后，由數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行光譜信號(hào)分析和處理，從而得到溫度。中央控制處理單元由嵌入式系統(tǒng)利用LabVIEW軟件編程，完成將數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示和儲(chǔ)存，并且與發(fā)射和接收單元進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)檢測(cè)半導(dǎo)體激光器和控制電路的工作狀態(tài)。在上位機(jī)軟件中，用戶可以對(duì)吸收光譜進(jìn)行分析，設(shè)定激光器等參數(shù)，對(duì)分析系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，方便調(diào)試和實(shí)用。

本實(shí)用新型提供了的可調(diào)諧二極管激光吸收光譜氣體溫度檢測(cè)裝置的工作原理包括:吸收光譜測(cè)量基本原理，當(dāng)一束具有連續(xù)波長(zhǎng)的光通過一種物質(zhì)時(shí)，光束中的某些成分便會(huì)有所減弱，當(dāng)經(jīng)過物質(zhì)而被吸收的光束由光譜儀進(jìn)行光譜分析時(shí)，就能得到該物質(zhì)的吸收光譜，然后根據(jù)吸收光譜中的數(shù)據(jù)來推斷出被測(cè)物質(zhì)的種類、濃度、以及溫度。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，此實(shí)施方式都是基于本實(shí)用新型整體構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)方式，而且本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。