气体检测方法和气体检测装置

摘要

气体检测器装置包括至少一个VCSEL源和至少一个光传感器，用于检测已通过包括要被检测的给定气体的样品室的光束。将传感器的检测信号直接供给电子微分器，或由电子微分器进行时间求导，并然后被供给相应的锁定放大器，以便产生两个不同的2f－检测，f是源的波长调制的频率，并因此提供两个相应的测量信号，这两个测量信号相除给出气体浓度的精确值。本发明至少利用频率均为激光源的调制频率的两倍的第一调制参考信号和第二调制参考信号。与现有技术相比，提供至少第一2f调制参考信号是有利的，因为通过使用这种调制参考信号能测量绝对强度并因此在激光的不同温度处或模式跳跃处接收相同结果。另一优点是，测量精确度与气体浓度无关。

主权项

1、一种气体检测方法，其包括下面的步骤：通过波长调制的激光源(1)提供初始光信号(S0)；提供频率为初始频率的AC调制信号，用于对称地在要确定其浓度或存在的气体的吸收线周围波长调制频率为所述初始频率(f)的所述初始光信号(S0)；所述初始光信号(S0)通过意图用于接收至少一种所述气体的气体检测区域(4)，所述初始光信号(S0)具有由在所述气体吸收线周围交替扫描产生的随时间的强度变化；通过检测装置(8)接收激励所述气体检测区域(4)的合成光信号(SG)，所述合成光信号(SG)包括由于所述检测区域(4)中的气体浓度引起的初始光信号(S0)的强度变化；产生第一测量信号(SMI)，该第一测量信号(SMI)是所述初始光信号(S0)的强度的函数，通过将从所述合成光信号(SG)中接收到的检测信号(SD0，SD1)乘以频率为所限定的初始频率的第一调制参考信号(Sf，S2f0)并然后将合成信号对时间求积分来产生所述第一测量信号(SMI)；由此，所述第一调制参考信号(Sf，S2f0)具有利用所述初始光信号(S0)的强度变化所限定的振幅电平和所限定的相位关系，产生第二测量信号(SMA)，该第二测量信号(SMA)是气体吸收的函数并基本上与频率为所述初始频率(f)的所述初始光信号的强度调制无关，通过将从所述合成光信号(SG)中接收到的检测信号(SD0，SD1)乘以频率为所述初始频率(f)的两倍的第二调制参考信号(S2f，S2f1)并然后将合成信号对时间求积分来产生所述第二测量信号(SMA)，由此，所述第二调制参考信号(S2f，S2f1)具有利用所述初始光信号(S0)的强度变化所限定的振幅电平和所限定的相位关系，通过用所述第一测量信号(SMI)除所述第二测量信号(SMA)来提供最后测量信号，该最后测量信号与入射到所述检测装置(8)上的光的强度无关的，并因此提供相对于给定气体的存在或浓度的信号，其特征在于：产生频率为所述初始频率的两倍的所述第一调制参考信号(S2f0)，由此，所述第一调制参考信号(S2f0)相对所述初始光信号(S0)具有45°的相位角，在振幅电平1和0之间的、不同于所述第二调制参考信号(S2f1)的振幅电平的振幅电平处振荡所述第一调制参考信号(S2f0)，以及将从所述合成光信号(SG)中接收到的没有求导的所述检测信号(SD0)乘以所述第一调制参考信号(S2f0)。