一种基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪的制作方法

本申请涉及气体分析，具体而言，涉及一种基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪。

背景技术：

1、目前，基于激光吸收光谱的气体分析仪逐渐得到更多的关注与研究。基于激光吸收光谱的气体分析仪是利用可调谐激光器来检测不同波长处的气体吸收光谱的，但基于激光吸收光谱的气体分析仪中使用的激光器长期工作时会出现工作状态点漂移的情况，导致基于激光吸收光谱的气体分析仪无法在较长时间内持续发出预定波长范围的激光进行气体分析，影响气体分析精度。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本申请实施例的目的在于提供一种基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，包括：激光器测量模块、激光器锁频模块和数据处理模块；

3、所述激光器测量模块，包括：激光器和第一光电探测器；

4、所述激光器锁频模块，包括：标准具、第二光电探测器和第三光电探测器；

5、所述激光器，能够在所述数据处理模块的控制下，在预设温度下工作，发出目标波长范围内的激光束，所述激光束中的一部分激光束在采样目标气体后，入射至所述第一探测激光器，被所述第一探测激光器转换为第一电信号，并传输到所述数据处理模块，所述激光束中的另一部分激光束分别入射至所述激光器锁频模块中的所述标准具和所述第二光电探测器，其中，入射至所述第二光电探测器的激光束被转换为第二电信号，并传输到所述数据处理模块，入射至所述标准具的激光束产生干涉信号，所述干涉信号入射到所述第三光电探测器后被转换为第三电信号，并传输到所述数据处理模块；所述第一电信号、所述第二电信号和所述第三电信号，分别携带有不同的电压值；

6、所述数据处理模块，用于根据接收到的所述第一电信号计算目标气体浓度；在接收到所述第二电信号和所述第三电信号后，计算得到所述第二电信号携带的电压值和所述第三电信号携带的电压值的比值，计算得到所述比值与所述目标波长范围对应的电压信号比值的差值，并基于pid控制算法对得到的所述差值进行处理，得到与所述差值匹配的电压调整值，将得到的电压调整值发送给所述激光器测量模块，所述激光器测量模块基于得到的电压调整值对输出给所述激光器的工作电流进行调整，从而控制所述激光器输出的激光束的波长范围接近于所述目标波长范围，并且控制所述激光器输出的激光束能够在不同的目标波长范围之间离散调谐。

7、本申请实施例上述第一方面提供的方案中，通过在基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪中设置包括标准具的激光器锁频模块，在激光器发出的部分激光束经过标准具时产生干扰信号，该干扰信号和激光器发出的部分激光束分别被不同的光电探测器接收并转换为具有不同电压的电信号之后，被传输到数据处理模块中，在数据处理模块中计算干扰信号转换的电信号所携带的电压值和激光器发出的部分激光束转换的电信号所携带的电压值的比值，然后计算得到该比值与该目标波长范围对应的电压信号比值的差值，基于pid控制算法对该差值进行处理，得到与差值匹配的电压调整值，将得到的电压调整值发送给激光器测量模块，激光器测量模块基于得到的电压调整值对输出给激光器的工作电流进行调整，从而控制激光器输出的激光束的波长范围接近于所述目标波长范围，并且控制激光器输出的激光束能够在不同的目标波长范围之间离散调谐，与相关技术中基于激光吸收光谱的气体分析仪中使用的激光器长期工作时会出现工作状态点漂移的情况相比，利用激光器产生的激光束经过激光器锁频模块中的标准具时产生的干扰信号，得到激光器的工作电流的电压调整值，然后基于该电压调整值，对输出给激光器的工作电流进行调整，从而控制激光器持续的输出目标波长范围内的激光束，并且控制激光器输出的激光束能够在不同的目标波长范围之间离散调谐，尽可能保证吸收光谱气体分析仪在较长时间内持续发出预定波长范围的激光进行气体分析，提高了基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪对气体分析的精度。

8、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，包括：激光器测量模块、激光器锁频模块和数据处理模块；

2.根据权利要求1所述的基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，所述激光器测量模块，还包括：激光器控制模块、第一分光镜和气体分析池；所述气体分析池中填充有目标气体；

3.根据权利要求1所述的基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，所述激光器锁频模块，还包括：第二分光镜；

4.根据权利要求3所述的基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，所述激光器锁频模块，还包括：温湿度传感器；

5.根据权利要求1所述的基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，所述数据处理模块，用于根据接收到的所述第一电信号计算目标气体浓度，包括：

6.根据权利要求1所述的基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，所述激光器，包括：分布反馈式激光器、带间级联激光器和量子级联激光器。

7.根据权利要求1所述的基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，所述气体分析池，包括：单通气体池、多次反射气体池、腔衰荡气体池、腔增强气体池和法拉第旋转气体吸收池。

8.根据权利要求1所述的基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，所述第一光电探测器、所述第二光电探测器、以及所述第三光电探测器均采用：硅基放大光电探测器、锗跨阻放大光电探测器、铟镓砷放大光电探测器或者碲镉汞放大光电探测器。

9.根据权利要求1所述的基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，其特征在于，所述标准具，采用法布里-珀罗标准具。

技术总结本申请提供了一种基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪，利用激光器产生的激光束经过激光器锁频模块中的标准具时产生的干扰信号，得到激光器的工作电流的电压调整值，然后基于该电压调整值，对输出给激光器的工作电流进行调整，从而控制激光器持续的输出目标波长范围内的激光束，并且控制激光器输出的激光束能够在不同的目标波长范围之间离散调谐，尽可能保证吸收光谱气体分析仪在较长时间内持续发出预定波长范围的激光进行气体分析，提高了基于标准具激光器锁频的吸收光谱气体分析仪对气体分析的精度。技术研发人员：段锟,王震,许可,任伟受保护的技术使用者：朗思传感科技（深圳）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20