技术特征：
1.一种激光气体分析系统标定方法，其特征在于：通过一台经标气标定的参考系统对具有同型号激光器的目标系统进行标定，包括：基于标准具(3)测量参数及输出数据获得参考系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征；获取基于被测气体在背景气体中的吸收谱线范围确定目标系统的激光器(4)参数；基于标准具(3)测量参数及输出数据获得目标系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征；基于目标系统的非线性表征与参考系统的非线性表征之间的差异，获得目标系统输出的吸收峰的峰值与参考系统通入标气过程中记录参数的关联关系；获得目标系统输出的吸收峰的峰值与参考系统通入标气过程中记录参数的关联关系，以及参考系统对被测气体浓度计算的校准系数，获得目标系统的被测气体浓度计算的校准系数。2.根据权利要求1所述的一种激光气体分析系统标定方法，其特征在于：所述获得参考系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征的步骤包括：基于在参考系统的发射模块(1)和接收模块(2)之间设置标准具(3)，获取标准具(3)产生的直接吸收信号，基于直接吸收信号和由标准具(3)物理特性确定的两相邻波峰的之间的扫描波长间隔，获得参考系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征；基于参考系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征及参考系统通标气对应的气体直接吸收信号，获取参考系统的气体直接吸收信号与激光器(4)扫描波长的曲线关系；确定目标系统的激光器(4)参数的步骤包括：借助背景气体的吸收谱线或使用波长计，以被测气体的吸收峰的波长位置为基准，调整目标系统的激光器(4)，获取目标系统的激光器(4)参数，激光器(4)参数包括扫描电流最低参考值、扫描电流最高参考值和激光器(4)温度；获得目标系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征的步骤包括：基于在目标系统的发射模块(1)和接收模块(2)之间放置的标准具(3)，获取标准具(3)产生的直接吸收信号，基于直接吸收信号和由标准具(3)物理特性确定的两相邻波峰之间的扫描波长间隔，获得目标系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征；获得目标系统输出的吸收峰的峰值与参考系统通入标气过程中记录参数的关联关系的步骤包括：基于参考系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征和目标系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征，获取目标系统的气体直接吸收信号分别与扫描时间及扫描波长的曲线关系；基于目标系统的气体直接吸收信号与扫描时间的曲线关系获得目标系统中通入标气所对应的气体直接吸收信号的峰值；获得目标系统的被测气体浓度计算的校准系数的步骤包括：基于目标系统的气体直接吸收信号的峰值、参考系统被测气体浓度计算的校准系数以及参考系统中通入标气所对应的气体直接吸收信号的峰值，获取目标系统的被测气体浓度计算的校准系数。3.根据权利要求2所述的一种激光气体分析系统标定方法，其特征在于：在基于在参考
系统的发射模块(1)和接收模块(2)之间放置的标准具(3)，获取标准具(3)产生的直接吸收信号的步骤之前包括：基于被测气体的吸收谱线范围，确定参考系统的激光器(4)参数，激光器(4)参数包括扫描电流最低参考值、扫描电流最高参考值和激光器(4)温度；获取参考系统的发射模块(1)和接收模块(2)之间通入的标气的温度、压强和气体直接吸收信号峰值，基于标气的温度、压强和直接吸收信号峰值获取被测气体浓度计算的校准系数。4.根据权利要求3所述的一种激光气体分析系统标定方法，其特征在于：在基于标气的温度、压强和直接吸收信号峰值获取被测气体浓度计算的校准系数的步骤之后包括：改变参考系统的激光器(4)电流参数，将扫描电流最低参考值乘以第一预设倍数，将扫描电流最高参考值乘以第二预设倍数，其中，第一预设倍数为小于1的实数，第二预设倍数为大于1的实数。5.根据权利要求2所述的一种激光气体分析系统标定方法，其特征在于：所述获得参考系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征的步骤包括：基于所述标准具(3)的物理特性和标准具(3)产生的直接吸收信号，获取所述标准具(3)的两相邻波峰之间的扫描波长间隔δv=1/（2nl），其中n为标准具(3)的材料折射率，l为标准具(3)的物理尺寸；以相邻两波峰之间的扫描波长间隔δv为标准获得标准具产生的直接吸收信号随扫描时间的变化曲线上的扫描时间间隔；以扫描时间间隔为横坐标、以扫描波长间隔为纵坐标描述扫描波长随参考系统激光器的扫描时间的变化曲线，从而获得参考系统的激光器(4)扫描波长的非线性表征。6.根据权利要求2所述的一种激光气体分析系统标定方法，其特征在于：所述获取目标系统的直接吸收信号分别与扫描时间及扫描波长的曲线关系的步骤包括：基于参考系统标定过程中通入标气时获得的气体直接吸收信号与扫描波长的曲线关系以及与目标系统的扫描波长的非线性表征的曲线关系，通过内插法获取目标系统的气体直接吸收信号与扫描波长的曲线关系；基于目标系统的气体直接吸收信号与扫描波长的曲线关系，通过光谱模拟法获取目标系统的气体直接吸收信号与扫描时间的曲线关系。7.根据权利要求6所述的一种激光气体分析系统标定方法，其特征在于：所述获取目标系统的直接吸收信号峰值的步骤包括：获取目标系统的气体直接吸收信号分别与扫描时间及扫描波长的曲线关系，对目标系统的直接吸收信号进行数字滤波，目标系统的数字滤波参数与参考系统的数字滤波参数相同；基于数字滤波后的目标系统的直接吸收信号，获取目标系统的直接吸收信号峰值。8.一种激光气体分析系统标定装置，其特征在于：包括存储器和处理器；所述存储器用于存储对激光气体分析系统标定的程序；所述处理器用于运行所述存储器所存储的用于存储对激光气体分析系统标定的程序时执行上述权利要求1~7所述的激光气体分析系统标定方法。9.一种激光气体分析系统标定系统，其特征在于：包括目标系统、参考系统、标准具(3)
及权利要求8所述的激光气体分析系统标定装置，所述参考系统和目标系统均包括发射模块(1)和接收模块(2)，所述发射模块(1)包括激光器(4)、驱动电路(5)和光学准直透镜(6)，所述接收模块(2)包括光学会聚透镜(7)、探测器(8)和数字信号处理电路(10)；所述参考系统用于对目标系统的标定起参考作用；所述目标系统用于通过参考系统和标准具(3)测量自身的激光器(4)参数；所述激光器(4)设置在发射模块(1)上，用于发射激光光束供接收模块(2)接收；所述驱动电路(5)与所述激光器(4)通信连接，用于驱动激光器(4)发出扫描电流及控制激光器温度；所述光学准直透镜(6)用于对激光器(4)发出的呈发散状态的激光光束变成呈平行状态传输的准直光束；所述光学会聚透镜(7)用于将激光光束进行会聚并将会聚的激光光束投射到探测器(8)上；所述探测器(8)用于将接收到的光信号转换为电信号并发送至数字信号处理电路(10)；所述数字信号处理电路(10)，输入端与所述探测器(8)通信连接，输出端与上位机连接，用于将采集到的光谱信号进行信号处理并计算气体的浓度值，之后将浓度值传输至上位机；所述标准具(3)，用于测定参考系统的直接吸收信号与扫描波长的对应关系，然后根据参考系统的激光器(4)的非线性表征和目标系统的激光器(4)的非线性表征，获取目标系统的直接吸收信号与扫描波长的对应关系。10.根据权利要求9所述的一种激光气体分析系统标定系统，其特征在于：该系统还包括信号放大器(9)，信号放大器(9)的输入端与探测器(8)通信连接，信号放大器(9)的输出端与数字信号处理电路(10)通信连接，用于将接收的激光光束进行放大处理并发送至数字信号处理电路(10)。
技术总结
本申请公开了一种激光气体分析系统标定方法、标定装置及标定系统，基于标准具测量参数及输出数据获得参考系统的激光器扫描波长的非线性表征；获取基于被测气体在背景气体中的吸收谱线范围确定目标系统的激光器参数，获得目标系统的激光器扫描波长的非线性表征；基于目标系统的非线性表征与参考系统的非线性表征之间的差异，获得目标系统输出的吸收峰的峰值与参考系统通入标气过程中记录参数的关联关系，获得目标系统的被测气体浓度计算的校准系数。本申请在对批次测量系统进行标定的过程中，减少了标气的使用频次，能有效解决标气产生的污染、不易存储以及不易运输等问题，同时能提高对批次目标系统进行标定的效率。时能提高对批次目标系统进行标定的效率。时能提高对批次目标系统进行标定的效率。
技术研发人员：王俊杨 王曜 杨晓飞
受保护的技术使用者：一念传感科技（深圳）有限公司
技术研发日：2021.06.23
技术公布日：2021/9/24