《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》是中煤科工集團重慶研究院於2013年4月10日申請的發明專利，該專利申請號為201310123243X，公布號為CN103196852A，公布日為2013年7月10日，發明人是莫志剛、孫世嶺、郭清華、張書林、李軍、龔仲強、於慶。
《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》屬於工礦氣體濃度測量領域；該方法包括以下步驟：產生檢測光束；對檢測光束分路；光束分別通過測量氣室和參考氣室，並進行光電轉換與諧波鎖相檢測，並進行採集和轉換之後送入核心處理器；對於經過參考氣室的光束產生的信號，核心處理器將檢測到的氣體濃度值和雷射器中心波長位置與首次標定時記錄的這兩個參考數據值進行比較，若不一致，則啟動線性校正算法，對裝置進行校正；對於經過測量氣室的光束產生的信號，核心處理器根據檢測到的氣體濃度值進行顯示和傳送等；該方法在對礦井中的氣體濃度進行精確測定的同時還能實現檢測過程的自動校正，減少了工作人員下井維護的次數。
2021年6月24日，《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法
- 申請人：中煤科工集團重慶研究院
- 發明人：莫志剛、孫世嶺、郭清華、張書林、李軍、龔仲強、於慶
- 申請號：201310123243X
- 申請日：2013年4月10日
- 公布號：CN103196852A
- 公布日：2013年7月10日
- 地址：重慶市九龍坡區二郎科城路6號
- 代理機構：北京同恆源智慧財產權代理有限公司
- 代理人：趙榮之
- Int. Cl.：G01N21/31
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
截至2013年4月，中國國內外用於煤礦井下氣體濃度檢測的方法主要有載體催化、熱導、光干涉、紅外檢測等幾種方法。採用載體催化的方法進行氣體濃度檢測存在硫化物中毒的可能，且檢測範圍窄、調校周期短；採用熱導原理來檢測氣體濃度存在測量精度不高、受環境溫度影響較大，不易補償等缺點；光干涉儀利用光的干涉現象來測量礦井內的氣體濃度，由於干涉系統的設計複雜，造價高昂，不易實現小型化，且易受氧氣、二氧化碳、溫度、氣壓等因素的影響產生測量誤差等；非色散紅外光譜技術(NDIR)技術是一種比較先進的氣體分析技術，具有快速、準確、穩定性好的特點。
在對煤礦礦井氣體濃度進行檢測過程中，雷射氣體檢測方法得到了廣泛套用，雷射氣體檢測方法的基本原理與紅外氣體檢測原理是一致的，但與紅外氣體檢測原理相比較，測量精度和準確度更高，且具有檢測快速、穩定性好的特點；雷射氣體檢測方法採用波長調製光譜技術（WMS）來實現礦井內氣體濃度的檢測，該技術通過檢測氣體光學吸收對入射光波長變化的非線性影響來確定氣體濃度，採用可調諧雷射器作為檢測光源，該方法可以實現煤礦井下CH4、CO2、CO等多種特徵氣體的檢測，且不易受環境濕度的干擾；另外採用光路分離技術，還可以實現多光路分路檢測。
在採用的雷射氣體檢測方法和檢測裝置中，雷射氣體檢測裝置都是安裝在環境複雜的礦井內，檢測裝置容易受到各種環境因素的影響而導致其性能發生改變，造成測量不準等現象的發生，這就需要礦井工作人員不定期的進入到現場進行設備維護和檢修，這不僅增加了工作人員的工作量，同時容易產生一定的安全隱患。
因此，急需一種能夠實現礦井中雷射氣體檢測裝置的自動校正方法和裝置，以便保證氣體測量裝置的可靠性和穩定性。
發明內容
專利目的
《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》的目的在於提供一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法，該方法能夠對工礦中各種氣體濃度進行高精度檢測，同時還能夠以一定周期進行檢測裝置的自動校正，以保證檢測裝置的可靠性和穩定性。
技術方案
《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》包括以下步驟：利用雷射器產生檢測光源的步驟；檢測光束進入裝有待測濃度氣體的測量氣室的步驟；將從測量氣室中出來的光束進行光電轉換和諧波鎖相檢測的步驟；將得到的諧波鎖相檢測信號進行採集和轉換，並傳送至核心處理器的步驟；核心處理器控制對氣體濃度檢測結果的顯示和傳送的步驟；自動校正的步驟，在該步驟中對檢測光束進行分路，將其中的一路送入裝有已知濃度氣體的參考氣室，將該已知濃度值和首次線性標定後的雷射器中心波長位置作為參考數據進行記錄，將從參考氣室出來的光束進行光電轉換和諧波鎖相檢測，並將得到的諧波鎖相檢測信號進行採集和轉換，並傳送至核心處理器，核心處理器進行線性漂移判斷，如果核心處理器得到的參考氣室中氣體濃度的檢測值和雷射器中心波長位置與記錄的兩個參考數據不一致，則通過線性校正算法根據上述兩個參考數據進行自動校正。
進一步，在上述步驟中採用光纖分路器對檢測光束進行分路，將檢測光束分為兩路或多路。
進一步，所述步驟中的核心處理器採用MCU。
進一步，在上述步驟中還包括聲光報警的步驟，在檢測到氣體濃度達到設定的閥值以後進行聲光報警。
進一步，上述步驟中的雷射器採用波長可調諧的雷射器。
有益效果
《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》所述的具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法不僅能夠實現對礦井中的氣體濃度進行精確測定，同時還能實現檢測過程的自動校正，既能保證檢測過程和檢測裝置的穩定性，又不需要工作人員經常地進行手動維護，延長了人工校正周期，減少了人為下井校正次數，減少了安全隱患。
附圖說明
圖1為《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》的流程圖；
圖1
圖2為檢測原理圖。
圖2
技術領域
《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》屬於工礦氣體濃度測量技術領域，涉及一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法。
權利要求
1.《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》包括以下步驟：利用雷射器產生檢測光源的步驟；檢測光束進入裝有待測濃度氣體的測量氣室的步驟；將從測量氣室中出來的光束進行光電轉換和諧波鎖相檢測的步驟；將得到的諧波鎖相檢測信號進行採集和轉換，並傳送至核心處理器的步驟；核心處理器控制對氣體濃度檢測結果的顯示和傳送的步驟；其特徵在於：還包括自動校正的步驟，在該步驟中對檢測光束進行分路，將其中的一路送入裝有已知濃度氣體的參考氣室，將該已知濃度值和首次線性標定後的雷射器中心波長位置作為參考數據進行記錄，將從參考氣室出來的光束進行光電轉換和諧波鎖相檢測，並將得到的諧波鎖相檢測信號進行採集和轉換，並傳送至核心處理器，核心處理器進行線性漂移判斷，如果核心處理器得到的參考氣室中氣體濃度的檢測值和雷射器中心波長位置與記錄的兩個參考數據不一致，則通過線性校正算法根據上述兩個參考數據進行自動校正；所述步驟中的核心處理器採用MCU；還包括聲光報警的步驟，在檢測到氣體濃度達到設定的閥值以後進行聲光報警；步驟中的雷射器採用波長可調諧的雷射器；採用光纖分路器對檢測光束進行分路，將檢測光束分為兩路或多路。
實施方式
圖1為《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》的流程圖，如圖所示，該發明所述的具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法包括以下步驟：步驟一：利用雷射器產生檢測光源，雷射器輸出的單色光束作為檢測光束；步驟二：將步驟一中的檢測光束進行分路，在該實施例中，採用光纖分路器將檢測光束分成兩路；步驟三：將其中的一路光束送入裝有待測濃度氣體的測量氣室，將另一路光束送入裝有已知濃度氣體的參考氣室，同時將該已知濃度值和首次線性標定後的雷射器中心波長位置作為參考數據進行記錄；步驟四：從測量氣室和參考氣室出來的兩路光束分別進行光電轉換和諧波鎖相檢測並對得到的諧波鎖相檢測信號進行採集和轉換，再傳送至核心處理器；步驟五：核心處理器對上述兩路信號進行處理，對於送入參考氣室的光束產生的信號，核心處理器將檢測到的氣體濃度值和雷射器中心波長位置與步驟三中記錄的這兩個參考數據值進行比較，若不一致，則啟動線性校正算法，對裝置進行校正；對於送入測量氣室的光束產生的信號，核心處理器根據檢測到的氣體濃度值進行顯示和傳送，並判斷是否進行報警等，在該實施例中，核心處理器採用MCU。
作為《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》實施例的一種改進，在步驟二中對檢測光束進行分路時，將檢測光束分成多路光束，將其中的兩路分別送入測量氣室和參考氣室，其他的光路作為後期的參考氣室或測量氣室的擴展備用。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種具有自動線性校正功能的雷射氣體檢測方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
