一種tdlas氣體測(cè)溫檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)不斷提高，由原來(lái)的機(jī)械性質(zhì)的檢測(cè)手段逐步推進(jìn)到光電技術(shù)的檢測(cè)手段，其中氣體檢測(cè)為當(dāng)下最為熱門(mén)及具有社會(huì)市場(chǎng)的檢測(cè)手段，對(duì)氣體燃燒中的溫度及含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量，主要應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)，工程化設(shè)備的溫度檢測(cè)，如鋼鐵廠、鍋爐場(chǎng)等。原有的機(jī)械測(cè)量溫度設(shè)備指標(biāo)較低，精確度低，測(cè)量范圍小，基本不能滿足工業(yè)化的高溫作業(yè)要求。對(duì)于光電檢測(cè)技術(shù)，激光檢測(cè)精度高，誤差小，系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便，基本滿足工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:如何提供一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)方法。
[0005]( 二)技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)方法，該方法基于TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)施，所述測(cè)溫檢測(cè)裝置以燃燒氣體場(chǎng)7為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場(chǎng)7 —側(cè)的為光源發(fā)射端，位于燃燒氣體場(chǎng)7另一側(cè)的為光源接收端；
[0007]所述光源發(fā)射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號(hào)調(diào)試器3、激光信號(hào)發(fā)生器4、單模光纖12、激光合束器5、光纖準(zhǔn)直器6 ;其中，所述第一激光器2a自帶有第一激光驅(qū)動(dòng)器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅(qū)動(dòng)器；所述光源接收端包括:平凸透鏡8、積分球10、第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、第一光電轉(zhuǎn)換器9a、第二光電轉(zhuǎn)換器％、光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線11 ;
[0008]所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號(hào)發(fā)生器4、激光信號(hào)調(diào)試器3的電源線接口相互連接并統(tǒng)一連接至電源的供電接口電源線I ;所述激光信號(hào)發(fā)生器4分別連接第一激光驅(qū)動(dòng)器、第二激光驅(qū)動(dòng)器以及激光信號(hào)調(diào)試器3 ;所述單模光纖12分別連接第一激光器2a輸出端口、第二激光器2b輸出端口以及激光合束器5輸入端口 ；所述激光合束器5輸入端口分別連接第一激光器2a及第二激光器2b各自傳輸?shù)膯文９饫w12 ;所述光纖準(zhǔn)直器6連接在激光合束器5后端輸出端；
[0009]所述平凸透鏡8位于燃燒氣體場(chǎng)中相對(duì)于光源發(fā)射端的另一側(cè)，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準(zhǔn)直器6的出射路徑上，平凸透鏡8中心位置與光纖準(zhǔn)直器6中心位置共軸；所述積分球10位于平凸透鏡8后端，且平凸透鏡8焦距位置在積分球10入光孔徑中；積分球10內(nèi)部有一進(jìn)光口及兩路出光口，根據(jù)所述第一激光器2a及第二激光器2b的激光波長(zhǎng)不同進(jìn)行濾光片分光，使得由一束光經(jīng)積分球10濾光片進(jìn)行分光，分出各自頻率光有出光口各自打出；在積分球10兩個(gè)出光口處各自設(shè)置有光電探測(cè)器，分為第一光電探測(cè)器及第二光電探測(cè)器，第一光電探測(cè)器連接第一光電轉(zhuǎn)換器9a，第二光電探測(cè)器連接第二光電轉(zhuǎn)換器9b ;且第一光電轉(zhuǎn)換器9a響應(yīng)波段與第一激光器2a工作波段相匹配，第二光電轉(zhuǎn)換器9b響應(yīng)波段與第二激光器2b工作波段相匹配，第一光電轉(zhuǎn)換器9a和第二光電轉(zhuǎn)換器9b后端通過(guò)光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線11連接計(jì)算機(jī)；其中，所述光纖準(zhǔn)直器6發(fā)出的激光束、平凸透鏡8、積分球10入光口徑三者在同一光軸各自中心對(duì)稱；
[0010]其中，所述氣體測(cè)溫檢測(cè)方法包括如下步驟:
[0011]步驟S1:將第一光電轉(zhuǎn)換器9a及第二光電轉(zhuǎn)換器9b后端的光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線11連接計(jì)算機(jī)；
[0012]步驟S2:電源供電后，所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號(hào)發(fā)生器4、激光信號(hào)調(diào)試器3開(kāi)啟；
[0013]步驟S3:激光信號(hào)發(fā)生器4根據(jù)激光器固有的波長(zhǎng)、頻率屬性參數(shù)，匹配設(shè)定相對(duì)檢測(cè)氣體的激光頻率基準(zhǔn)值，生成初始激光信號(hào)發(fā)生指令，至第一激光驅(qū)動(dòng)器及第二激光驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)第一激光器2a及第二激光器2b生成初始激光束；
[0014]步驟S4:激光信號(hào)調(diào)試器3對(duì)基準(zhǔn)值附近的激光頻率及待測(cè)氣體需重點(diǎn)采集的激光波長(zhǎng)范圍進(jìn)行加載鋸齒波信號(hào)的調(diào)試，使得調(diào)試后的激光束發(fā)出的光信號(hào)與調(diào)試時(shí)一致；然后生成修正信號(hào)至激光信號(hào)發(fā)生器4 ;所述激光信號(hào)發(fā)生器4根據(jù)修正信號(hào)生成修正后激光信號(hào)發(fā)生指令，至第一激光驅(qū)動(dòng)器及第二激光驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)第一激光器2a及第二激光器2b生成頻率、波長(zhǎng)修正后的激光束；此時(shí)第一激光器2a及第二激光器2b開(kāi)始發(fā)出所需要波長(zhǎng)的激光；
[0015]步驟S5:單模光纖12將所述第一激光器2a及第二激光器2b輸出的激光傳輸至激光合束器5 ；
[0016]步驟S6:激光合束器5將兩路單模光纖12傳輸來(lái)的激光經(jīng)前端合束并在后端結(jié)合成一束兩種波長(zhǎng)模式的激光束；
[0017]步驟S7:光纖準(zhǔn)直器6通過(guò)準(zhǔn)直透鏡將發(fā)出微小形變的激光束進(jìn)行折射校正，在光纖準(zhǔn)直器6后端發(fā)出準(zhǔn)直后平行激光束；
[0018]步驟S8:平行激光束在經(jīng)過(guò)燃燒氣體場(chǎng)7后進(jìn)入平凸透鏡8中，準(zhǔn)直平行后的寬光束束在通過(guò)燃燒氣體場(chǎng)7后光束出現(xiàn)微小偏折，經(jīng)平凸透鏡8折射聚光后使激光束重新匯聚至積分球10中；
[0019]步驟S9:積分球10分開(kāi)合束后的兩束各自不同波長(zhǎng)的激光束；
[0020]步驟SlO:經(jīng)積分球10分開(kāi)的各自不同波長(zhǎng)頻率的兩路激光束聚焦到的光點(diǎn)進(jìn)入到第一光電探測(cè)器及第二光電探測(cè)器的入光敏元孔中，經(jīng)過(guò)第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器及其后端的第一光電轉(zhuǎn)換器9a、第二光電轉(zhuǎn)換器9b各自進(jìn)行光電變換，把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，在后端計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理計(jì)算出氣體實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)；
[0021]步驟Sll:根據(jù)計(jì)算機(jī)測(cè)溫處理軟件，提取兩路電信號(hào)鋸齒波形吸收峰區(qū)域面積，進(jìn)行比對(duì)處理運(yùn)算，得到燃燒場(chǎng)待測(cè)溫度值；
[0022]步驟S12:多次測(cè)量取待測(cè)氣體燃燒的平均值，以減少誤差，提高精度。
[0023](三)有益效果
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提出一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)方法，該方法所依據(jù)的裝置采用高能半導(dǎo)體可協(xié)調(diào)激光器作為工作光源，利用光學(xué)透鏡吸收聚焦的方法，檢測(cè)待測(cè)燃燒氣體的溫度，測(cè)量結(jié)果精確度高，系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便。
[0025]本發(fā)明的有益效果:采用高能半導(dǎo)體可協(xié)調(diào)激光器作為工作光源，激光器在特定波動(dòng)可變頻探測(cè)，探測(cè)范圍精確較寬，光束聚集性較好。測(cè)量結(jié)果精確度高，散失能量較小，系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)便。適用于工業(yè)生產(chǎn)檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:1-電源線、2a_第一激光器(自帶第一激光驅(qū)動(dòng)器)、2b_第二激光器(自帶第二激光驅(qū)動(dòng)器)、3-激光信號(hào)調(diào)試器、4-激光信號(hào)發(fā)生器、5-激光合束器、6-光纖準(zhǔn)直器、7-燃燒氣體場(chǎng)、8-平凸透鏡、9a-第一光電轉(zhuǎn)換器、9b-第二光電轉(zhuǎn)換器、10-積分球、11-光電變換器信號(hào)轉(zhuǎn)換線、12-單模光纖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種TDLAS氣體測(cè)溫檢測(cè)裝置，如圖1所示，所述測(cè)溫檢測(cè)裝置以燃燒氣體場(chǎng)7為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場(chǎng)7 —側(cè)的為光源發(fā)射端，位于燃燒氣體場(chǎng)7另一側(cè)的為光源接收端；
[0030]所述光源發(fā)射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號(hào)調(diào)試器3、激光信號(hào)發(fā)生器4、單模光纖12、激光合束器5、光纖準(zhǔn)直器6 ;其中，所述第一激光器2a自帶有第一激光驅(qū)動(dòng)器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅(qū)動(dòng)器；所述光源接收端包括:平凸透鏡8、積分球10、第一光電探測(cè)器、第二光電探