(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 202210762816.2 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 海南师范大学 地址 570000 海南省海口市龙昆南路9 9号 (72)发明人 张雨欣　乔忠良　万浩然　杨禹霖　 杨云帆　曲轶　陈浩　赵志斌　 刘国军　李再金　李林　曾丽娜　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. G01N 21/3504(2014.01) G01N 21/359(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统 (57)摘要 本发明公开了一种泄漏环境气体浓度分布 在线监测系统， 包括： 单片机和选通镜； 单片机上 集成有激光光源模块、 数据采集模块和无线数据 收发模块； 激光光源模块分时发射对应气体吸收 峰值波长激光和测距波长激光； 激光光源模块可 按时序发射不同特定波长激光； 激光经待测泄漏 气体吸收后， 经选通镜全反射至数据采集模块， 生成光信息； 数据采集模块将光强、 波长信息传 输至无线数据收发模块； 无线数据收发模块将光 强、 波长信息实时传输至网络云端进行数据存 储、 比对、 分析处理， 实现对待测泄漏环境气体分 布的在线监测。 该系统可同时对多种气体分布进 行高精度、 高灵敏度的实时监测； 并快速定位气 体泄漏源的位置 。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114965340 A 2022.08.30 CN 114965340 A 1.一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 包括： 单片机(1)和选通镜 (2)； 所述单片机(1)上集成有激光光源模块(3)、 数据采集模块(4)和无线数据收发模块 (5)； 所述选通镜(2)正对所述激光 光源模块(3)和数据采集模块(4)设置； 所述激光光源模块(3)发射可调波长激光； 所述可调波长激光中的特定波长激光经待 测泄漏气体吸收后， 经所述选通镜(2)反射至所述数据采集模块(4)， 生成所述特定波长激 光的光信息； 所述特定波长 激光为所述待测泄漏气体的吸 收波长激光； 所述数据采集模块(4)将所述光信息传输至所述无线数据收发模块(5)； 所述无线数据 收发模块(5)将所述光信息实时传输至网络 云端进行数据存储、 对比和分析 处理， 实现对所 述待测泄漏气体浓度的分布的在线实时监测。 2.如权利要求1所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 测距波 长激光通过所述选通镜(2)， 接触到产生所述待监测环 境气体的固定环境目标后， 经所述选 通镜(2)反射回所述数据采集模块(4)， 生成传输时间序列信息； 所述测距波长激光为所述 待测泄漏气体的吸 收波长范围外的激光； 所述数据采集模块(4)将所述传输时间序列信息传输至所述无线数据收发模块(5)； 所 述无线数据收发模块(5)将所述传输时间序列信息实时传输至网络云端进行数据存储、 对 比和分析处 理， 实现对产生所述待测泄漏气体的环境目标泄漏源定位。 3.如权利要求1所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 所述激 光光源模块(3)包括： 半导体制冷器(31)、 外腔可调谐激光芯片(32)和激光光束整形器 (33)； 所述半导体制冷器(31)控制所述外腔可调谐激光芯片(32)的温度处于预设温度范围 内； 所述外腔可调谐激光芯片(32)发射可调波长激光； 所述激光光束整形器(33)对所述外 腔可调谐激光芯片(32)发射的可调波长 激光的光斑进行整形。 4.如权利要求3所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 所述外 腔可调谐激光芯片(32)发射 紫外和红外 激光。 5.如权利要求3所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 所述外 腔可调谐激光芯片(32)通过控制注入的电流对发射激光的波长、 线宽和光功率进行调整。 6.如权利要求2所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 所述数 据采集模块(4)包括： 汇聚透 镜(41)和光电探测器(42)； 所述汇聚透镜(41)将接收的激光汇聚到所述光电探测器(42)的光敏面处； 所述光电探 测器(42)根据所述接收的激光采集相关信息； 所述相关信息包括： 光信息和传输时间序列 信息。 7.如权利要求6所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 所述光 电探测器(42)采用时分复用工作方式， 依次接收所述激光光源模块(3)发射的不同波长激 光时域脉冲序列； 每个所述不同波长激光时域脉冲序列包括： 预设数量的窄脉冲序列； 所述 预设数量的窄脉冲序列携带有 所述光信息和所述传输时间序列信息； 根据所述不同波长激 光时域脉冲序列采集相关信息 。 8.如权利要求1所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 还包权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965340 A 2括： 电源模块(6)； 所述电源模块(6)用于对所述单片机(1)、 激光光源模块(3)、 数据采集模块(4)和无线 数据收发模块(5)供电； 所述电源 模块(6)的输出电流波形及大小由所述单片机(1)控制。 9.如权利要求1所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 所述选 通镜(2)镀有高反射膜和 增透膜； 所述高反射膜对所述特定波长激光反射率达99％以上； 所述增透膜对所述测距波长激 光透过率达9 9％以上。 10.如权利要求6所述的一种泄漏环境气体浓度分布在线监测系统， 其特征在于， 所述 光电探测器(42)为铟镓砷光电探测器或锗光电探测器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965340 A 3