易燃易爆等氣體危險(xiǎn)場(chǎng)景機(jī)動(dòng)搭載檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體參數(shù)測(cè)量設(shè)備，具體地，涉及易燃易爆等氣體危險(xiǎn)場(chǎng)景機(jī)載檢測(cè)
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]從檢測(cè)原理分，氣體濃度、種類的檢測(cè)方法主要包括電阻式氣敏元件測(cè)量法、超聲技術(shù)測(cè)量法、氣象色譜測(cè)量法、載體催化燃燒法、示蹤氣體濃度衰減法、光干涉測(cè)量法、光譜吸收氣體測(cè)量法。
[0003]I)電阻式氣敏元件測(cè)量法:利用電阻式氣敏元件的阻值與周圍氣體濃度有確定性關(guān)系的特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量氣敏元件的電阻值即可獲得待測(cè)氣體的濃度；
[0004]2)超聲技術(shù)測(cè)量法:超聲波在某種氣體中的傳播速度與當(dāng)前氣體溫度和氣體性質(zhì)有一定的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量其傳輸速度和氣體溫度就可以推算出氣體濃度；
[0005]3)氣象色譜測(cè)量法:不同氣體在通過(guò)色譜柱時(shí)期速度不同，不同濃度氣體的色譜存在明顯差異，利用該特點(diǎn)可以獲得氣體濃度；
[0006]4)載體催化燃燒法:以催化載體型氣敏元件作為濃度的傳感器，當(dāng)可燃?xì)怏w在元件表面催化燃燒后，電阻增加，其增量與可燃?xì)怏w的濃度成正比，通過(guò)測(cè)量其電阻增量即可獲取可燃?xì)怏w濃度；
[0007]5)示蹤氣體濃度衰減法:向被測(cè)空間注入一定量的示蹤氣體，在通風(fēng)后使示蹤氣體的濃度得到稀釋，通過(guò)測(cè)量示蹤氣體濃度的變化，間接求出通風(fēng)量；
[0008]6)光干涉測(cè)量法:同一光源發(fā)出的光被分為兩路光，經(jīng)不同傳輸路徑后匯集到一起，通過(guò)光干涉現(xiàn)象體現(xiàn)其光程差，由于光程差與路徑上的氣體成分、濃度、折射率關(guān)聯(lián)，可獲取氣體濃度；
[0009]7)光譜吸收氣體測(cè)量法:光在氣體中傳播時(shí)，特定氣體分子將對(duì)特定波長(zhǎng)光進(jìn)行吸收，通過(guò)測(cè)量激光通過(guò)氣體傳輸后的吸收譜特性和光強(qiáng)，可以獲取氣體分子的濃度和種類。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)存在的弱點(diǎn)主要存在于:
[0011]-在自由空間狀態(tài)下，對(duì)難以接近區(qū)域的氣體參數(shù)進(jìn)行有效測(cè)量:1)、3)、4)三種方法需要將檢測(cè)元件放置于氣體內(nèi)，對(duì)于難以接近的區(qū)域是很難實(shí)現(xiàn)的；2)、3)、5)、6)、7)則均需要構(gòu)建發(fā)射裝置、接收裝置和樣品空間，其樣品空間通常需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣體進(jìn)行抽樣，對(duì)于難以接近的區(qū)域?qū)嶋H上是難以實(shí)現(xiàn)的。
[0012]-現(xiàn)有測(cè)量方法需要獲取較準(zhǔn)確的氣壓、溫度等環(huán)境參數(shù)，但在很多情況下這些環(huán)境參數(shù)難以有效獲取，導(dǎo)致測(cè)量誤差較大；
[0013]-除7)以外，其他測(cè)量方法均難以通過(guò)測(cè)量結(jié)果直接判斷氣體類型。
[0014]此外，現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)量設(shè)備還存在如下不足之處:
[0015]I)現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備需要對(duì)待測(cè)氣體，難以對(duì)無(wú)法接近區(qū)域的氣體參數(shù)進(jìn)行有效測(cè)量;
[0016]2)現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備無(wú)法描繪出自由空域范圍內(nèi)氣體濃度、成分和分布區(qū)域；
[0017]3)現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備需要獲取較準(zhǔn)確的氣壓、溫度等環(huán)境參數(shù)，但無(wú)法接近的區(qū)域，這些環(huán)境參數(shù)難以有獲取，導(dǎo)致測(cè)量誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種易燃易爆等氣體危險(xiǎn)場(chǎng)景機(jī)載檢測(cè)裝置。
[0019]根據(jù)本發(fā)明提供的一種易燃易爆等氣體危險(xiǎn)場(chǎng)景機(jī)動(dòng)搭載檢測(cè)裝置，包括如下模塊:
[0020]機(jī)動(dòng)搭載平臺(tái):用于搭載脈沖激光模塊、回光探測(cè)模塊；
[0021]脈沖激光模塊:用于向被測(cè)量氣體所在的被測(cè)量空間區(qū)域發(fā)射脈沖激光；
[0022]回光探測(cè)模塊:用于持續(xù)測(cè)量得到所述脈沖激光的后向散射回光數(shù)據(jù)，其中，所述后向散射回光數(shù)據(jù)包括:用于非吸收特征譜線回光強(qiáng)度、吸收特征譜線回光強(qiáng)度；
[0023]大氣基本參數(shù)獲取模塊:用于根據(jù)非吸收特征譜線中某一譜線的回光強(qiáng)度，獲取大氣環(huán)境散射回光特性的基本參數(shù)，作為吸收特征譜線回光強(qiáng)度由于大氣散射導(dǎo)致的強(qiáng)度衰減因子的補(bǔ)償參數(shù)；
[0024]補(bǔ)償模塊:用于利用所述補(bǔ)償參數(shù)對(duì)吸收特征譜線回光強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)償；
[0025]數(shù)據(jù)處理模塊:用于根據(jù)非吸收特征譜線回光強(qiáng)度以及補(bǔ)償后的吸收特征譜線回光強(qiáng)度，獲得被測(cè)量氣體的如下任一種或任多種數(shù)據(jù):
[0026]-種類；
[0027]-濃度；
[0028]-空域擴(kuò)散分布特性；
[0029]-傳輸路徑空間分布特性。
[0030]優(yōu)選地，脈沖激光為采用數(shù)十mj、脈沖寬度不超過(guò)100ns、譜寬大于I μπι以上的寬光譜脈沖激光。
[0031]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊，包括如下模塊:
[0032]第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)如下公式計(jì)算得到被測(cè)量氣體的散射強(qiáng)度系數(shù)α、被測(cè)量氣體的吸收強(qiáng)度系數(shù)γ (λ):
[0033]I1= I 0 {exp (-a L)-exp [-a (L+Δ ) ]} exp (-a L)式 I)
[0034]I2=10{exp[-( α + γ ( λ ))L]-exp[-( α + γ ( λ )) (L+ Δ ) ]} exp[_( α + γ ( λ )) L]式2)
[0035]L = ct/2式 3)
[0036]其中，I1S非吸收特征譜線回光強(qiáng)度，I 2為補(bǔ)償后的吸收特征譜線回光強(qiáng)度，I 0為脈沖激光強(qiáng)度，α為被測(cè)量氣體的散射強(qiáng)度系數(shù)，L為脈沖激光的傳輸距離，Δ為傳輸路徑上的采樣間隔，Y (λ)為被測(cè)量氣體在吸收特征譜線λ處的吸收強(qiáng)度系數(shù)，c為光速，t為從脈沖激光發(fā)射到回光測(cè)量的時(shí)間間隔；
[0037]第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)如下公式計(jì)算得到被測(cè)量氣體濃度N:
[0038]Ν=γ(λ)/τ 式 4)
[0039]其中，τ為單位濃度被測(cè)量氣體吸收系數(shù)，N為被測(cè)量氣體濃度。
[0040]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊，包括如下模塊:
[0041]第三計(jì)算模塊:用于根據(jù)吸收特征譜線回光強(qiáng)度的變化特性，獲取被測(cè)量氣體的空域擴(kuò)散分布特性。
[0042]優(yōu)選地，所述脈沖激光的發(fā)射方向不變；持續(xù)測(cè)量得到所述脈沖激光的后向散射回光數(shù)據(jù)，以獲取對(duì)應(yīng)于機(jī)動(dòng)搭載平臺(tái)運(yùn)輸軌跡的多個(gè)后向散射回光數(shù)據(jù)；
[0043]所述第三計(jì)算模塊包括如下模塊:
[0044]第四計(jì)算模塊:用于將機(jī)動(dòng)搭載平臺(tái)的運(yùn)輸軌跡中的多個(gè)位置點(diǎn)與相應(yīng)位置點(diǎn)處所獲取后向散射回光數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，獲得空域內(nèi)氣體的空域擴(kuò)散分布特性。
[0045]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊，包括如下模塊:
[0046]第五計(jì)算模塊:用于根據(jù)吸收特征譜線回光強(qiáng)度的時(shí)間特性，計(jì)算被測(cè)量氣體在傳輸路徑空間分布特性。
[0047]優(yōu)選地，所述第五計(jì)算模塊包括如下模塊:
[0048]第六計(jì)算模塊:用于以激光脈沖發(fā)射時(shí)間為時(shí)間軸原點(diǎn)，將測(cè)量獲得的單脈沖激光的吸收特征譜線回光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)到時(shí)間軸上；
[0049]第七計(jì)算模塊:用于在時(shí)間軸上進(jìn)行吸收特征譜線回光強(qiáng)度抽樣，獲得與各抽樣時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的吸收特征譜線回光強(qiáng)度；
[0050]第八計(jì)算模塊:用于根據(jù)光速和抽樣時(shí)間計(jì)算獲得各抽樣時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖激光的后向散射回光的傳輸距離；
[0051]第九計(jì)算模塊:用于將各抽樣時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的吸收特征譜線回光強(qiáng)度與傳輸距離一一對(duì)應(yīng)，獲得被測(cè)量氣體在傳輸路徑空間分布特性。
[0052]優(yōu)選地，回光探測(cè)模塊包括若干設(shè)置有窄帶濾光片的單元探測(cè)器，其中，所述單元探測(cè)器用于獲取所述后向散射回光數(shù)據(jù)。
[0053]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊，包括如下模塊:
[0054]第十計(jì)算模塊:用于根據(jù)吸收特征光譜中譜線的波長(zhǎng)，確定被測(cè)量氣體的種類。
[0055]優(yōu)選地，每次測(cè)量中，脈沖激光模塊向被測(cè)量氣體所在空間區(qū)域僅發(fā)射I個(gè)脈沖激光。
[0056]優(yōu)選地，還包括如下模塊:
[0057]衛(wèi)星導(dǎo)航模塊:用于為機(jī)動(dòng)搭載平臺(tái)提供衛(wèi)星導(dǎo)航功能，進(jìn)行機(jī)動(dòng)搭載平臺(tái)的機(jī)動(dòng)路線規(guī)劃，記錄機(jī)動(dòng)搭載平臺(tái)的機(jī)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)；
[0058]無(wú)線數(shù)傳模塊:用于將回光探測(cè)模塊測(cè)量到的后向散射回光數(shù)據(jù)以及機(jī)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收模塊；
[0059]飛控模塊:用于控制機(jī)動(dòng)搭載平臺(tái)的機(jī)動(dòng)姿態(tài)和/或機(jī)動(dòng)軌跡；
[0060]數(shù)據(jù)接收模塊:用于將接收自無(wú)線數(shù)傳模塊的后向散射回光數(shù)據(jù)以及機(jī)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；
[0061 ] 數(shù)據(jù)處理模塊:用于根據(jù)地圖、后向散射回光數(shù)據(jù)以及機(jī)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，得到氣體分布地理坐標(biāo)；
[0062]衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、無(wú)線數(shù)傳模塊搭載于機(jī)動(dòng)搭載平臺(tái)。
[0063]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0064]1、采用寬光譜激光作為光源，根據(jù)氣體的光譜吸收特性進(jìn)行氣體種類和氣體濃度測(cè)量；
[0065]2、采用脈沖激光后向散射特性，獲得測(cè)量路徑上的氣體濃度分布；
[0066]3、在測(cè)量吸收特征譜線的對(duì)應(yīng)波段激光的后向散射回光特性(含散射特性和吸收特性)的同時(shí)，測(cè)量所發(fā)射脈沖激光的寬光譜中非特征吸收譜線的對(duì)應(yīng)波段激光的后向散射回光特性(無(wú)吸收，僅含散射特性)，將回光的散射特性和吸收特性有機(jī)分離，不需要測(cè)量環(huán)境參數(shù)，測(cè)量準(zhǔn)確；
[0067]4、采用離散式特征氣體回光測(cè)量技術(shù)，可根據(jù)需要，調(diào)整濾光片參數(shù)，簡(jiǎn)單增加基本測(cè)量單元就可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種氣體參數(shù)的測(cè)量，避免直接光譜分布測(cè)量導(dǎo)致的測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，測(cè)量譜范圍有限等問(wèn)題。