(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210480618.7 (22)申请日 2022.05.05 (71)申请人 汉威科技 集团股份有限公司 地址 450001 河南省郑州市高新 技术开发 区雪松路169号 (72)发明人 陈海永　武传伟　张华杰　冯山虎　 王婷　贾林涛　冉顺杰　 (74)专利代理 机构 郑州德勤知识产权代理有限 公司 41128 专利代理师 武亚楠 (51)Int.Cl. G01N 21/3504(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测 方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于动态吸收线的激光 红外气体浓度检测方法及系统， 所述方法包括以 下步骤： 在进行激光红外气体浓度检测时， 微处 理器读取半导体激光器外的实时环境温度信号 T， 根据所述实时环境温度信号T确定吸收线调整 策略： 在所述实时环境温度信号T＜切换温度阈 值T1时， 执行第1种吸收线策略； 在切换温度阈值 T1≤所述实时环境温度信号T≤切换温度阈值T2 时， 执行第2种吸收线策略； 以此类推， 在切换温 度阈值TN‑2≤所述实时环境温度信号T≤切换温 度阈值TN‑1时， 执行第N ‑1种吸收线策略； 在所述 实时环境温度信号T＞切换温度阈值TN‑1时， 执行 第N种吸收线策略。 本发明能够在恶劣环境中快 速且准确检测待测气体是否泄 露。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115015149 A 2022.09.06 CN 115015149 A 1.一种基于动态吸 收线的激光红外气体浓度检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 在出厂之前， 根据待测气体类型和激光器类型进行N条目标吸收线下的浓度 标定， 设定 N条目标吸 收线对应的N ‑1个切换温度阈值； 在进行激光红外气体浓度检测时， 微处理器读取半导体激光器外的实时环境温度信号 T， 根据所述 实时环境温度信号T确定吸收线调整 策略： 在所述 实时环境 温度信号T＜切换温 度阈值T1时， 执行第1种吸收线策略； 在切换温度阈值T1≤所述实时环境温度信号T≤切换温 度阈值T2时， 执行第2种吸收线策略； 以此类推， 在切换温度阈值TN‑2≤所述实时环境温度信 号T≤切换温度阈值TN‑1时， 执行第N ‑1种吸收线策略； 在所述实时环境温度信号T＞切换温 度阈值TN‑1时， 执行第N种吸 收线策略； 其中， 每种吸收线策略包括调整规则 Ⅰ和调整规则 Ⅱ； 每种吸收线策略对应的目标吸收 线不同， 不同调整规则 Ⅰ下的目标吸 收线对应不同的目标电压数字量取值范围； 执行第i种吸收线策略时， 将激光器调制电流调整为调制电流Ii， 并根据输入指令对调 整规则Ⅰ和调整规则 Ⅱ择一启用， 直至半导体激光器输出中心波长被调整在中心波长锁定 值区间Wi内， 吸收线被调整为待测气体的第i吸 收线； 启用所述调整规则 Ⅰ时， 微处理器执行： 步骤A1， 读取激光器内热敏电阻的电压值VRES， 并判断是否满足条件： 电压 数字量DDOWN≤ 电压值VRES≤电压数字量Dup； 若否， 则转 步骤A2； 步骤A2， 在所述电压值VRES＜所述电压数字量DDOWN时， 以预设间隔a1动态增加温控器的 变端电压Vp后， 判断增加后的变端电压Vp是否小于变端电压的最大值VpMAX， 若是， 则转步骤 A1； 若否， 则在增加后的变端电压Vp= VpMAX且温控器的固定端电压VN＞VNMIN时， 以预设间隔a2 动态减少温控器的固定端电压VN， 并转步骤A1； 在所述电压值VRES＞所述电压数字量Dup时， 以预设间隔a3动态减少温控器的变端电压Vp 后， 判断减少后的变端电压Vp是否大于变端电压的最小值VpMIN， 若是， 则转步骤A1； 若否， 则 在减少后的变端电压Vp= VpMIN且温控器的固定端电压VN＜VNMAX时， 以预设间隔 a4动态增加温 控器的固定端电压VN， 并转步骤A1； 启用所述调整规则 Ⅱ时， 微处理器执行： 步骤B1， 读取激光器内热敏电阻的电压值VRES， 并判断是否满足条件： 电压数字量DTDOWN ≤电压值VRES≤电压数字量DTup， 若否， 则转 步骤B2； 步骤B2， 在所述电压值VRES＜所述电压数字量DTDOWN时， 以预设间隔a5动态增加温控器的 变端电压Vp后， 判断增加后的变端电压Vp是否小于变端电压的最大值VpMAX， 若是， 则转步骤 B1； 若否， 则在增加后的变端电压Vp=VpMAX且温控器的固定端电压VN＞VNMIN时， 以预设间隔a6 动态减少温控器的固定端电压VN， 并转步骤B1； 在所述电压值VRES＞所述电压数字量DTup时， 以预设间隔a7动态减少温控器的变端电压 Vp后， 判断减少后的变端电压Vp是否大于变端电压的最小值VpMIN， 若是， 则转步骤B 1； 若否， 则在减少后的变端电压Vp=VpMIN且温控器的固定端电压VN＜VNMAX时， 以预设间隔a8动态增加 温控器的固定端电压VN， 并转步骤B1。 2.根据权利要求1所述的基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测方法， 其特征在于， 在确认所述调整规则 Ⅰ执行完成后， 微处 理器还检测吸 收线调整是否成功： 提取所述参考气路信号的二次谐波， 得到参 考气路信号的二次谐波最大值；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115015149 A 2根据预存的二 次谐波最大值与电压数字量取值范围映射关系， 提取实时电压数字量取 值范围； 判断第i种吸收线策略中调整规则 Ⅰ对应的电压数字量取值范围， 与所述实时电压数字 量取值范围是否匹配， 若不匹配， 则判定吸 收线调整失败， 并生成第一反馈消息 。 3.根据权利要求1所述的基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测方法， 其特征在于， 在确认所述调整规则 Ⅱ执行完成后， 微处 理器还检测吸 收线调整是否成功： 读取半导体激光器输出的实时中心波长W ’i， 判断所述实时中心波长W ’i， 与第i种吸收 线策略中调整规则 Ⅱ对应的中心波长锁定值区间Wi是否匹配， 若不匹配， 则判定吸收线调 整失败， 并生成第二反馈消息 。 4.一种基于动态吸收线的激光红外气体浓度检测系统， 其特征在于： 包括预处理单元、 吸收线策略管理单元和吸收线 策略执行单元， 所述吸收线策略执行单元包括执行单元 Ⅰ、 执 行单元Ⅱ和执行单元Ⅲ， 其中， 所述预处理单元， 用于在出厂之前， 根据待测气体类型和激光器类型进行N条目标吸收 线下的浓度标定， 设定N条目标吸 收线对应的N ‑1个切换温度阈值； 所述吸收线策略管理单元， 用于在进行激光红外气体浓度检测时， 读取半导体激光器 外的实时环境温度信号T， 根据所述实时环境温度信号T确定吸收线调整策略： 在所述实时 环境温度信号T＜切换温度阈值T1时， 执行第1种吸收线策略； 在切换温度阈值T1≤所述实时 环境温度信号T≤切换温度阈值T2时， 执行第2种吸收线策略； 以此类推， 在切换温度阈值 TN‑2≤所述实时环境温度信号T≤切换温度阈值TN‑1时， 执行第N ‑1种吸收线策略； 在所述实 时环境温度信号T＞切换温度阈值TN‑1时， 执行第N种吸收线策 略； 其中， 每种吸收线策略包 括调整规则 Ⅰ和调整规则 Ⅱ； 每种吸收线策略对应的目标吸收线不同， 不同调整规则 Ⅰ下的 目标吸收线对应不同的目标电压数字量取值范围； 所述执行单元 Ⅰ， 用于执行第i种吸收线策略时， 将激光器调制电流调整为调制电流Ii， 并根据输入指令对调整规则 Ⅰ和调整规则 Ⅱ择一启用， 直至半导体激光器输出中心波长被 调整在中心波长锁定值区间Wi内， 吸收线被调整为待测气体的第i吸 收线； 所述执行单元Ⅱ， 用于在启用所述调整规则 Ⅰ时， 执行： 步骤A1， 读取激光器内热敏电阻的电压值VRES， 并判断是否满足条件： 电压 数字量DDOWN≤ 电压值VRES≤电压数字量Dup； 若否， 则转 步骤A2； 步骤A2， 在所述电压值VRES＜所述电压数字量DDOWN时， 以预设间隔a1动态增加温控器的 变端电压Vp后， 判断增加后的变端电压Vp是否小于变端电压的最大值VpMAX， 若是， 则转步骤 A1； 若否， 则在增加后的变端电压Vp= VpMAX且温控器的固定端电压VN＞VNMIN时， 以预设间隔a2 动态减少温控器的固定端电压VN， 并转步骤A1； 在所述电压值VRES＞所述电压数字量Dup时， 以预设间隔a3动态减少温控器的变端电压Vp 后， 判断减少后的变端电压Vp是否大于变端电压的最小值VpMIN， 若是， 则转步骤A1； 若否， 则 在减少后的变端电压Vp= VpMIN且温控器的固定端电压VN＜VNMAX时， 以预设间隔 a4动态增加温 控器的固定端电压VN， 并转步骤A1； 所述执行单元Ⅲ， 用于在启用所述调整规则 Ⅱ时， 执行： 步骤B1， 读取激光器内热敏电阻的电压值VRES， 并判断是否满足条件： 电压数字量DTDOWN ≤电压值VRES≤电压数字量DTup， 若否， 则转 步骤B2；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115015149 A 3