一種tdlas氣體測溫檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學檢測領域，具體涉及一種TDLAS氣體測溫檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著科學的發展，社會的進步，社會生產過程中產品檢測技術不斷提高，由原來的機械性質的檢測手段逐步推進到光電技術的檢測手段，其中氣體檢測為當下最為熱門及具有社會市場的檢測手段，對氣體燃燒中的溫度及含量進行實時監控測量，主要應用與工業生產，工程化設備的溫度檢測，如鋼鐵廠、鍋爐場等。原有的機械測量溫度設備指標較低，精確度低，測量范圍小，基本不能滿足工業化的高溫作業要求。對于光電檢測技術，激光檢測精度高，誤差小，系統搭建簡易，操作簡便，基本滿足工業生產檢測需求。

【發明內容】

[0003](一 )要解決的技術問題
[0004]本發明要解決的技術問題是:如何提供一種TDLAS氣體測溫檢測方法。
[0005]( 二)技術方案
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供一種TDLAS氣體測溫檢測方法，該方法基于TDLAS氣體測溫檢測裝置來實施，所述測溫檢測裝置以燃燒氣體場7為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場7 —側的為光源發射端，位于燃燒氣體場7另一側的為光源接收端；
[0007]所述光源發射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號調試器3、激光信號發生器4、單模光纖12、激光合束器5、光纖準直器6 ;其中，所述第一激光器2a自帶有第一激光驅動器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅動器；所述光源接收端包括:平凸透鏡8、積分球10、第一光電探測器、第二光電探測器、第一光電轉換器9a、第二光電轉換器％、光電變換器信號轉換線11 ;
[0008]所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器4、激光信號調試器3的電源線接口相互連接并統一連接至電源的供電接口電源線I ;所述激光信號發生器4分別連接第一激光驅動器、第二激光驅動器以及激光信號調試器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各自傳輸的單模光纖12 ;所述光纖準直器6連接在激光合束器5后端輸出端；
[0009]所述平凸透鏡8位于燃燒氣體場中相對于光源發射端的另一側，位于光源接收端的前端，且處于所述光纖準直器6的出射路徑上，平凸透鏡8中心位置與光纖準直器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內部有一進光口及兩路出光口，根據所述第一激光器2a及第二激光器2b的激光波長不同進行濾光片分光，使得由一束光經積分球10濾光片進行分光，分出各自頻率光有出光口各自打出；在積分球10兩個出光口處各自設置有光電探測器，分為第一光電探測器及第二光電探測器，第一光電探測器連接第一光電轉換器9a，第二光電探測器連接第二光電轉換器9b ;且第一光電轉換器9a響應波段與第一激光器2a工作波段相匹配，第二光電轉換器9b響應波段與第二激光器2b工作波段相匹配，第一光電轉換器9a和第二光電轉換器9b后端通過光電變換器信號轉換線11連接計算機；其中，所述光纖準直器6發出的激光束、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稱；
[0010]其中，所述氣體測溫檢測方法包括如下步驟:
[0011]步驟S1:將第一光電轉換器9a及第二光電轉換器9b后端的光電變換器信號轉換線11連接計算機；
[0012]步驟S2:電源供電后，所述第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號發生器4、激光信號調試器3開啟；
[0013]步驟S3:激光信號發生器4根據激光器固有的波長、頻率屬性參數，匹配設定相對檢測氣體的激光頻率基準值，生成初始激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器2a及第二激光器2b生成初始激光束；
[0014]步驟S4:激光信號調試器3對基準值附近的激光頻率及待測氣體需重點采集的激光波長范圍進行加載鋸齒波信號的調試，使得調試后的激光束發出的光信號與調試時一致；然后生成修正信號至激光信號發生器4 ;所述激光信號發生器4根據修正信號生成修正后激光信號發生指令，至第一激光驅動器及第二激光驅動器來驅動第一激光器2a及第二激光器2b生成頻率、波長修正后的激光束；此時第一激光器2a及第二激光器2b開始發出所需要波長的激光；
[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傳輸來的激光經前端合束并在后端結合成一束兩種波長模式的激光束；
[0017]步驟S7:光纖準直器6通過準直透鏡將發出微小形變的激光束進行折射校正，在光纖準直器6后端發出準直后平行激光束；
[0018]步驟S8:平行激光束在經過燃燒氣體場7后進入平凸透鏡8中，準直平行后的寬光束束在通過燃燒氣體場7后光束出現微小偏折，經平凸透鏡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分開合束后的兩束各自不同波長的激光束；
[0020]步驟SlO:經積分球10分開的各自不同波長頻率的兩路激光束聚焦到的光點進入到第一光電探測器及第二光電探測器的入光敏元孔中，經過第一光電探測器、第二光電探測器及其后端的第一光電轉換器9a、第二光電轉換器9b各自進行光電變換，把光信號轉變為電信號輸出，在后端計算機中進行數據采集處理計算出氣體實時溫度數據；
[0021]步驟Sll:根據計算機測溫處理軟件，提取兩路電信號鋸齒波形吸收峰區域面積，進行比對處理運算，得到燃燒場待測溫度值；
[0022]步驟S12:多次測量取待測氣體燃燒的平均值，以減少誤差，提高精度。
[0023](三)有益效果
[0024]與現有技術相比較，本發明提出一種TDLAS氣體測溫檢測方法，該方法所依據的裝置采用高能半導體可協調激光器作為工作光源，利用光學透鏡吸收聚焦的方法，檢測待測燃燒氣體的溫度，測量結果精確度高，系統搭建簡易，操作簡便。
[0025]本發明的有益效果:采用高能半導體可協調激光器作為工作光源，激光器在特定波動可變頻探測，探測范圍精確較寬，光束聚集性較好。測量結果精確度高，散失能量較小，系統搭建簡易，操作簡便。適用于工業生產檢測。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的結構示意圖。
[0027]圖中:1-電源線、2a_第一激光器(自帶第一激光驅動器)、2b_第二激光器(自帶第二激光驅動器)、3-激光信號調試器、4-激光信號發生器、5-激光合束器、6-光纖準直器、7-燃燒氣體場、8-平凸透鏡、9a-第一光電轉換器、9b-第二光電轉換器、10-積分球、11-光電變換器信號轉換線、12-單模光纖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0029]為解決現有技術的問題，本發明提供一種TDLAS氣體測溫檢測裝置，如圖1所示，所述測溫檢測裝置以燃燒氣體場7為中心劃分為兩部分；位于燃燒氣體場7 —側的為光源發射端，位于燃燒氣體場7另一側的為光源接收端；
[0030]所述光源發射端包括:電源、第一激光器2a、第二激光器2b、激光信號調試器3、激光信號發生器4、單模光纖12、激光合束器5、光纖準直器6 ;其中，所述第一激光器2a自帶有第一激光驅動器，所述第二激光器2b自帶有第二激光驅動器；所述光源接收端包括:平凸透鏡8、積分球10、第一光電探測器、第二光電探