一种多点气体检测系统及方法 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本技术涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种多点气体检测系统及方法。背景技术：2.气体浓度检测是国防、煤矿、化工、航天、安全监测等诸多领域的常见需求。由于气体本身具有的区域环境的流动性，传统的单一位置点气体浓度检测方案已经不能满足检测需求。例如，在安全监测领域，需要实现多个位置点气体浓度的同时监测，才能及时地预测灾害，甚至灾害出现前就采取相应措施，以及有效地对灾害进行评估。因此，需要一种安全、可靠、稳定的并且可监测多位置点的气体浓度监测系统。3.目前，基于光谱法的多点气体检测系统多利用一个光纤耦合器将光分为多束，实现对多个位置点气体浓度的检测，但是经过光纤耦合器分束后，光强会大大衰减。而光声光谱气体检测技术检测精度与光强成正比，检测光经过光纤耦合器分束后会导致光强衰减，导致检测精度下降。而且在使用光纤耦合器进行检测时，需要对检测光进行调制，通常需要配置光调制器，如声光调制器、电调制器，导致检测成本较高。技术实现要素：4.本技术提供一种多点气体检测系统及方法，以解决在检测气体浓度时，采用光纤耦合器存在的精测降低、检测成本高的技术问题。5.第一方面，本技术提供一种多点气体检测系统，包括：激光器、控制器、n个光声探测组件和计算模块，其中，n为大于1的正整数；激光器，与控制器连接，被配置为：向控制器发送光信号；控制器，与n个光声探测组件分别连接，被配置为：以预设的调制频率对光信号进行调制及分光，得到调制光信号，以及，在调制频率对应的每个调制周期t内，将调制光信号同时传输给n个光声探测组件，其中，向每个光声探测组件发送调制光信号的时长t等于调制周期t的n分之一；n个光声探测组件，分布在待检测区域内的不同位置；每个光声探测组件被配置为：获取调制光信号被其所在位置的气体吸收后产生的声波信号，将声波信号转换成电信号；计算模块，被配置为：用于获取来自n个光声探测组件的电信号，以及，根据来自n个光声探测组件的电信号，确定n个光声探测组件所在位置的气体浓度。6.本技术一些实施例中，控制器为光开关；光开关被配置为：以预设的切换频率同时开启自身与n个光声探测组件之间的光路，以将调制光信号同时传输给n个光声探测组件。7.本技术一些实施例中，多点气体检测系统还包括：接收模块；与n个光声探测组件通信连接，被配置为：接收来自n个光声探测组件的电信号，以及，将来自n个光声探测组件的电信号发送给计算模块。8.本技术一些实施例中，每个光声探测组件包括：光声探测模块、数据处理模块和发送模块；光声探测模块，通过光纤与光开关连接，被配置为：获取调制光信号被其所在位置的气体吸收后产生的声波信号，并对声波信号进行转换，得到电信号；数据处理模块，与光声探测模块连接，被配置为：接收光声探测模块发送的电信号，对电信号进行处理；发送模块，与数据处理模块连接，以及与接收模块通信连接，被配置为：接收数据处理模块发送的处理后的电信号，将电信号发送给计算模块。9.本技术一些实施例中，光开关的切换频率为光声探测模块共振频率的n倍；光信号的调制频率等于光声探测模块的共振频率。10.本技术一些实施例中，光声探测模块为光声池和微音器、石英音叉和共振管、悬臂梁中的一种或多种。11.本技术一些实施例中，数据处理模块包括前置放大器、锁相放大器和数据采集卡；前置放大器，与光声探测模块连接，被配置为：接收光声探测模块发送的电信号，对电信号进行放大；锁相放大器，与前置放大器连接，被配置为：接收前置放大器发送的放大后的电信号，解调放大后的电信号，以及，将解调后的电信号发送给数据采集卡；数据采集卡，与锁相放大器和发送模块连接，被配置为：接收锁相放大器发送的解调后的电信号，将解调后的电信号发送给发送模块；其中，光声探测模块的共振频率与锁相放大器的解调频率相同。12.本技术一些实施例中，多点气体检测系统还包括：信号发生器和温度电流控制器；信号发生器，与温度电流控制器连接，被配置为：将开启信号发送给温度电流控制器；温度电流控制器，与激光器连接，被配置为：根据开启信号控制激光器发出的激光的波长范围，以使激光器发出光信号。13.第二方面，本技术提供一种多点气体检测方法，包括：将n个光声探测组件设置在待检测区域内的不同位置；向控制器发送光信号；以预设的调制频率对光信号进行调制及分光，得到调制光信号；在调制频率对应的每个调制周期t内，将调制光信号同时传输给n个光声探测组件，以得到调制光信号被n个光声探测组件所在位置的气体吸收后产生的声波信号，将所述声波信号转换为电信号，其中，向每个光声探测组件发送调制光信号的时长t等于调制周期t的n分之一；处理来自n个光声探测组件的电信号，以及，根据来自n个光声探测组件的电信号，确定n个光声探测组件所在位置的气体浓度。14.本技术一些实施例中，将调制光信号同时传输给n个光声探测组件，包括：以预设的切换频率同时开启控制器与n个光声探测组件之间的光路，以将调制光信号同时发送给n个光声探测组件；其中，光声探测组件包括光声探测模块，光声探测模块用于获取调制光信号被其所在位置的气体吸收后产生的声波信号，并对声波信号进行转换，得到电信号；控制器为光开关；光开关的切换频率为光声探测模块共振频率的n倍，光信号的调制频率等于光声探测模块的共振频率。15.本技术公开的气体检测系统及方法中，通过设置具有调制功能的控制器，并将调制光信号同时传输至n个光声探测组件，一方面，不需要配置额外的光调制器，有效降低检测成本。另一方面，控制器并未将调制光信号进行分束，因此每个光声探测组件接收到的调制光信号的光强平均值和最大值是相同的，保证了检测精度。可见，本技术中的控制器具有光调制功能，并可以将调制光信号同时发送给n个光声探测组件，在不需要额外配置光调制器的前提下，能够同时检测多个位置点的气体浓度。并且可以保证每束光的最大光强不变，进而实现调制光信号的幅值不变，不仅保证了检测精度，而且有效的节约检测成本，且控制器的调制频率可调，实用性强。附图说明16.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。17.图1是本技术实施例提供的一种多点气体检测系统的结构示意图；18.图2是本技术实施例提供的控制器发送调制光信号的调制周期示意图；19.图3是本技术实施例提供的一个光声探测组件中接收调制光信号的时长与光强幅值的示意图；20.图4是本技术实施例提供的另一个光声探测组件中接收调制光信号的时长与光强幅值的示意图；21.图5是本技术实施例提供的又一个光声探测组件中接收调制光信号的时长与光强幅值的示意图；22.图6是本技术实施例提供的一种多点气体检测方法的流程示意图。23.图示说明：24.10-激光器；20-控制器；30-光声探测组件；31-光声探测模块；32-数据处理模块；33-发送模块；40-计算模块；50-接收模块；60-信号发生器；70-温度电流控制器。具体实施方式25.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其他实施例，都属于本技术的保护范围。26.以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。27.此外，本技术中，“上”、“下”、“内”、“外”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。28.在国防、煤矿、化工、航天、安全监测等诸多领域，对气体浓度的检测可起到提前预警的作用。但在对气体浓度进行检测时，需要考虑不同位置的气体浓度，例如不同高度的气体浓度可能不同，不同水平位置的气体浓度可能不同。29.采用光谱法进行多个位置的气体浓度的检测时，如果要实现多个位置点的同时检测，通常需要通过光纤耦合器将检测光进行分束，每一束检测光检测一个位置点的气体浓度，多束检测光检测多个位置点的气体浓度。但是，采用多束检测光同时检测多个位置点的方法中，在对检测光进行分束后，会造成光强的极大衰减。而光声光谱气体检测技术中检测精度与光强成正比，若光强衰减，则导致检测精度降低，影响检测结果。30.而且，在光纤耦合器进行使用的过程中，需要额外配置设备对检测光进行调制，例如强度调制和波长调制，通常配置额外的光调制器才能满足光声光谱气体检测的检测需求，而配置额外的光调制器导致整个检测装置的成本较高，不利于大规模推广使用。31.为解决采用光纤耦合器进行检测带来的检测精度较低、使用成本高的技术问题，本技术实施例提出一种多点气体检测系统，可以利用一个具有光调制功能的器件对光信号进行调制，并将调制光信号同时传输给光声探测组件，在不需要额外配置光调制器的前提下，能够同时检测多个位置点的气体浓度。具有调制器件成本低，频率可调，光强无损，无线传输等优点。32.为便于对本技术实施例的技术方案的理解，首先对本技术所涉及到的一些概念进行说明。33.频率(frequency)，是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号f或ν表示，单位为赫兹，简称“赫”，符号为hz。34.周期，事物在运动、变化过程中，某些特征多次重复出现，其连续两次出现所经过的时间叫“周期”。35.相位(phase)，是对于一个波，特定的时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。相位描述信号波形变化的度量，通常以度(角度)作为单位，也称作相角。当信号波形以周期的方式变化，波形循环一周即为360°。36.解调，是从携带信息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。37.光调制技术就是将一个携带信息的信号叠加到载波光波上的一种调制技术。光调制能够使光波的某些参数如振幅、频率、相位、偏振状态和持续时间等按一定的规律发生变化。其中实现光调制的装置称为光调制器。38.光开关(optical switching，os)是一种具有一个或多个可选择的传输窗口、可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。39.图1是本技术实施例提供的一种多点气体检测系统的结构示意图。40.参见图1，本技术实施例中的多点气体检测系统包括激光器10、控制器20和n个光声探测组件30，其中，n为大于1的正整数。41.激光器10与控制器20连接，被配置为向控制器20发送光信号。其中，激光器10发送光信号的光输出端可以通过光纤与控制器20的输入端连接，从而通过光纤将光信号发送给控制器20。42.在一些实施例中，激光器10输出的中心波长可调，并可根据输出不同的中心波长进行不同气体的检测。例如，激光器10输出的中心波长为1530.37nm时，对应于乙炔气体的吸收峰，可以对乙烷气体进行检测。43.控制器20配置为以预设的调制频率对激光器10发送的光信号进行调制，得到调制光信号。另外，控制器20的输出端通过光纤与n个光声探测组件30分别连接，从而通过光纤将调制光信号同时传输给n个光声探测组件30。44.在一些实施例中，控制器20可以预设的调制频率对光信号进行调制及分光，并且，在控制器20的调制频率对应的每个调制周期t内，控制器20将调制光信号同时传输给与其连接的n个光声探测组件30。其中，控制器20向每一个光声探测组件30发送的调制光信号的时长t等于调制周期t的n分之一。45.需要强调的是，本技术实施例中指出的分光并非是将光路进行分束，而是在将光信号进行调制之后，将调制光信号同时发送给n个光声探测组件30。此时，每个光声探测组件30接收到的调制光信号由于并未分束，因而调制光信号的光强幅值并未减小，且每个光声探测组件30接收到的调制光信号的光强幅值相等。46.示例性的，以光声探测组件30的数量是三个为例，阐述调制周期t与控制器20向每一个光声探测组件30发送调制光信号的时长t的关系。控制器20的调制频率可以为3khz，对应的调制周期t为0.003s，控制器20向每一个光声探测组件30发送调制光信号的时长则为0.001s，即0.003s的三分之一。47.控制器20的预设频率可根据实际的检测需求确定，在此不做具体限定。48.控制器20可以接收来自激光器10发送的光信号，并将光信号调制得到调制光信号。然后，控制器20首先将调制光信号发送给第一个光声探测组件30，接下来，将调制光信号发送给第二个光声探测组件30，接下来，将调制光信号发送给第三个光声探测组件30，以此类推，直至最后将调制光信号发送给第n个光声探测组件30。其中，控制器20向每一个光声探测组件30发送调制光信号的时长相同均为t，在控制器20向第n个光声探测组件30发送t时长的调制光信号之后，控制器20的第一个调制周期t结束，开启第二个调制周期t。49.在第二个调制周期t内，发送调制光信号的顺序可以与第一个调制周期t相同，也可以不同。例如：控制器20首先将调制光信号发送给第一个光声探测组件30，接下来，将调制光信号发送给第二个光声探测组件30，接下来，将调制光信号发送给第三个光声探测组件30，以此类推，直至最后将调制光信号发送给第n个光声探测组件30后，结束第二个调制周期t。其中，控制器20向每一个光声探测组件30发送调制光信号的时长相同且均为t。在设有n个光声探测组件30时，在一个调制周期t内，向n个光声探测组件30发送调制光信号时间的总和是时长t与数量n的乘积，且与调制周期t相等。50.可见，控制器20是将调制光信号进行轮流发送，而并非产生分束情况，在此过程中，光强并未衰减。51.其中，调制周期t的数值不做具体限定，根据实际的检测需求确定。52.仍以上述示例中的三个光声探测组件30为例，继续介绍控制器20向每个光声探测组件30发送调制光信号的时长t与周期t的关系。53.图2是本技术实施例提供的控制器发送调制光信号的调制周期示意图。54.参见图2，示例性的，如果一个调制周期t的时间为0.12s，光声探测组件30的数量为三个。那么，控制器20向每一个光声探测组件30发送调制光信号的时长为0.04s。55.其中，第一调制光信号为控制器20向第一个光声探测组件30发送的调制光信号，第二调制光信号为控制器20向第二个光声探测组件30发送的调制光信号，第三调制光信号为控制器20向第三个光声探测组件30发送的调制光信号。56.在调制时间为0-0.04s内，第三调制光信号的频率幅值为0.42v，可见，控制器20向第三个光声探测组件30发送的调制光信号的时长t为0.04s。与此同时，第一调制光信号和第二调制光信号无频率幅值。在调制时间为0.04-0.08s内，第二调制光信号的频率幅值为0.42v，可见，控制器20向第二个光声探测组件30发送的调制光信号的时长t为0.04s。与此同时，第一调制光信号和第三调制光信号无频率幅值。在调制时间为0.08-0.12s内，第一调制光信号的频率幅值为0.42v，可见，控制器20向第一个光声探测组件30发送的调制光信号的时长t为0.04s。与此同时，第二调制光信号和第三调制光信号无频率幅值。这样，一个调制周期t结束，调制顺序可以理解为按照第三个光声探测组件30、第二个光声探测组件30、第一个光声探测组件30的顺序进行。其中，一个调制周期t等于0.12s，为光声探测组件30接收调制光信号时长t的三倍。在接下来的剩余的调制周期t内，仍按照第三个光声探测组件30、第二个光声探测组件30、第一个光声探测组件30的顺序发送调制光信号。57.在一些实施例中，在一个调制周期t内，控制器20将调制光信号同时传输至n个光声探测组件30，由于光的速度较快，可认为n个光声探测组件30接收到调制光信号的时间相同，可以实现多个位置点气体浓度的同时检测。58.n个光声探测组件30分布在待检测区域的不同位置。不同位置可以指不同的高度，还可以指不同的水平距离处，从而实现不同高度和/或不同水平距离处的气体浓度的检测。59.在一些实施例中，任意相邻的两个光声探测组件30之间的最小距离大于预设距离。可以理解为，应避免由于两个或者多个光声探测组件30之间的距离过小，而导致同一区域出现多个相同的检测结果，进而，避免检测成本的浪费。60.需要强调的是，本技术实施例中指出的n个光声探测组件30是指参与检测工作的光声探测组件30的数量。可以理解为，气体检测系统中全部光声探测组件30的数量可以等于n也可以大于n。也就是说，在进行检测气体浓度的工作中，可根据实际的待测位置的数量确定光声探测组件30参与检测的数量。61.示例性的，如果气体检测组件中光声探测组件30的数量为10个，那么可根据实际待测位置数量选择参加检测工作的光声探测组件30的数量，可以选择其中的2-10中任意的数量进行多个位置点气体浓度的检测。当光声探测组件30参加检测工作数量为5个时，在调制频率对应的每个调制周期t内，控制器20向每个光声探测组件30发送调制光信号的时长t等于调制周期t的5分之一。当光声探测组件30参加检测工作数量为10个时，在调制频率对应的每个调制周期t内，控制器20向每个光声探测组件30发送调制光信号的时长t等于调制周期t的10分之一。62.而且，在调制频率一定的前提下，改变光声探测组件30的数量，不会对光声探测组件30所接收到的调制光信号的光强产生影响。也就是说，改变光声探测组件30的数量，不会对每个光声探测组件30接收到的调制光信号的幅值产生影响。63.示例性的，在调制频率一定的前提下，两个光声探测组件30、三个光声探测组件30、四个光声探测组件30中的调制光信号的幅值相等。64.下面分别以光声探测组件30的数量是两个、三个、四个时，对光声探测组件30接收到的调制光信号的幅值展开介绍。65.图3是本技术实施例提供的一个光声探测组件中接收调制光信号的时长与光强幅值的示意图。66.图4是为本技术实施例提供的另一个光声探测组件中接收调制光信号的时长与光强幅值的示意图。67.图5是本技术实施例提供的又一个光声探测组件中接收调制光信号的时长与光强幅值的示意图。68.示例性的，参见图3，光声探测组件30为两个时，在光声探测组件30接收调制光信号的时间为1.25s时，调制光信号的幅值为3.5v。69.参见图4，光声探测组件30为三个时，在光声探测组件30接收调制光信号的时间为1.25s时，调制光信号的幅值为3.5v。70.参见图5，光声探测组件30为四个时，在光声探测组件30接收调制光信号的时间为1.25s时，调制光信号的幅值为3.5v。71.可见，光声探测组件30的数量分别为两个、三个、四个时，光声探测组件30所接收到的调制光信号的幅值相同。也就是说，在调制频率一定的前提下，增加光声探测组件30的数量，或者，减小光声探测组件30的数量，调制光信号的强度不发生改变，并不会对检测精度产生影响。72.光声探测组件30被配置为：获取调制光信号被其所在的气体吸收后产生的声波信号，并将声波信号转换为电信号。73.具体地，控制器20将调制光信号发送至光声探测组件30中，调制光信号被气体吸收，产生声波信号，光声探测组件30可以将声波信号转换为电信号，并将电信号发送至计算模块40。74.计算模块40被配置为：处理来自n个光声探测组件30的电信号，并根据电信号确定n个光声探测组件30所在位置的气体浓度。75.这样，本技术实施例中，通过设置具有调制功能的控制器20，并将调制光信号同时传输给n个光声探测组件30。一方面，不需要配置额外的光调制器，有效降低检测成本。另一方面，控制器20并未将调制光信号进行分束。因此，每个光声探测组件30接收到的调制光信号的光强的平均值和最大值是相同的(调制光信号在光路传输中造成的光强损失较小，可忽略不计)，保证了检测精度。76.可见，本技术中控制器20具有光调制功能，并可以将调制光信号同时传输给n个光声探测组件，在不需要额外配置光调制器的前提下，能够同时检测多个位置点的气体浓度，并且可以保证每束光的最大光强不变，进而实现光声调制光信号的幅值不变，不仅保证了检测精度，而且有效节约检测成本，且控制器20的调制频率可调，实用性强。77.在一些实施例中，控制器20可以为光开关。具体可以为磁光开关。78.光开关被配置为：以预设的切换频率同时开启自身与n个光声探测组件30之间的光路，将调制光信号同时传输给n个光声探测组件30。79.具体地，光开关具有开启和关闭功能，并以预设的切换频率实现开启和关闭功能的切换。80.示例性的，仍以光声探测组件30的数量是三个为例展开介绍光开关在工作中的切换流程。在一个调制周期t内，光开关第一次开启时，导通了光开关与第一个光声探测组件30之间的光路，并向第一个光声探测组件30发送调制光信号。在向第一个光声探测组件30发送调制光信号的时长达到t时长时，光开关关闭，光开关与第一个光声探测组件30之间的光路被切断。此时光开关在一个调制周期t内，向第一个光声探测组件30发送调制光信号的工作结束。在光开关关闭与第一个光声探测组件30之间光路的同时，光开关开启与第二个光声探测组件30之间的光路并发送调制光信号。在向第二个光声探测组件30发送调制光信号的时长达到t时长时，光开关关闭与第二个光声探测组件的光路并同时开启与第三个光声探测组件30的光路，并向第三个光声探测组件发送t时长的调制光信号后，完成一个调制周期t内向三个光声探测组件30发送调制光信号的工作。81.在一些实施例中，多点气体检测系统还包括接收模块50。82.接收模块50与n个光声探测组件30通信连接，被配置为接收来自n个光声探测组件30发送的电信号，以及将电信号发送给计算模块40，实现电信号的传输作用。83.在一些实施例中，每个光声探测组件30包括光声探测模块31、数据处理模块32和发送模块33。84.光声探测模块31通过光纤与光开关连接，光纤的长度可调，以方便将光声探测组件30设置在待测区域内的不同位置。光开关发送的调制光信号在接触到待检测区域内的气体之后，会被待检测区域内的气体吸收，并产生声波信号。光声探测模块31被配置为：获取声波信号，并对声波信号进行转换得到电信号。其中，光声探测模块31内部可以设置声音探测元件，声音探测元件的主要作用是将声波信号转换为电信号，这里的电信号可以是一种光声信号。85.在一些实施例中，光开关的切换频率为光声探测模块31共振频率的n倍。光声探测模块31的共振频率与光信号的调制频率相等。86.也就是说，光信号进行调制的调制频率与光声探测模块31的共振频率相等，光开关的切换频率为光信号调制频率的n倍。87.具体地，光开关的切换频率为光开关向每一个光声探测模块31中发送的调制光信号的调制频率的n倍。光开关的切换频率与光信号的调制频率、光声探测模块31的数量有关。在光信号的调制频率一定的情况下，光声探测模块31的数量越多，光开关的切换频率越高。光声探测模块31的数量越少，光开关的切换频率越低。在光声探测模块31数量一定的情况下，光信号的调制频率越高，光开关的切换频率越高。光信号的调制频率越低，光开关的切换频率越低。88.示例性的，如果设置了n个光声探测模块31，那么，在一个调制周期t内，若光开关向每一个光声探测模块31分别发送一次调制光信号，则每个光声探测模块31共振一次，光开关在一个调制周期t内的开启或关闭的次数则为n。89.在一些实施例中，光开关的切换频率和光信号的调制频率的相位相同。也就是说，光开关的切换初始时间与光信号的调制初始时间相同。另外，在不同的调制周期t内，光开关向每一个光声探测模块31发送的调制光信号的调制时间、调制频率均是相同的。这样，在不同调制周期t内，光开关可以向光声探测模块31发送相同的调制光信号，能够有效保证检测准确性。90.示例性的，以光声探测模块31的数量是三个为例，光信号的调制频率为1khz，光声探测模块31的共振频率为1khz，光开关的切换频率为3khz。91.在一些实施例中，光声探测模块31可以为光声池和微音器、石英音叉和共振管、悬臂梁中的一种或多种。92.其中，光声探测模块31的选取可根据实际的检测需要进行确定，在此不做具体限定。93.数据处理模块32与光声探测模块31连接，被配置为：接收光声探测模块31发送的电信号，并将电信号进行处理。其中，对电信号的处理可以理解为：处理电信号中的干扰信息。94.在一些实施例中，数据处理模块32可以包括前置放大器、锁相放大器和数据采集卡。95.前置放大器与光声探测模块31连接，被配置为：接收光声探测模块31发送的电信号，并对接收到的电信号进行放大，放大电信号的目的在于避免信号失真，使电信号增强到检测所需的数值，使后续通过电信号计算不同位置的气体浓度的前提保障条件。将放大后的电信号发送至锁相放大器。96.锁相放大器与前置放大器连接，被配置为：接收前置放大器发送的放大后的电信号，并对放大后的电信号进行解调处理，以及将解调后的电信号发送给数据采集卡。97.数据采集卡与锁相放大器和发送模块33分别连接，被配置为：接收锁相放大器解调后的电信号，将解调后的电信号发送给发送模块33，以供发送模块33将电信号发送给接收模块50，并由接收模块50发送给计算模块40，从而完成不同位置点气体浓度的计算。98.其中，光声探测模块31的共振频率与锁相放大器的解调频率相同。光声探测模块31的共振频率与光开关输出到每一个光声探测组件30中的调制光信号的调制频率相同，也就是说，光信号在光开关内进行调制和进入锁相放大器内进行解调的频率相同，从而使得光信号在传输的过程中，经过调制和解调操作是相对应的，以保证检测的准确性。99.示例的，光声探测模块31的共振频率可以为1khz，锁相放大器的解调频率可以为1khz。100.在一些实施例中，多点气体检测系统还包括信号发生器60和温度电流控制器70。101.信号发生器60与温度电流控制器70连接，被配置为：将开启信号发送给温度电流控制器70。102.在一些实施例中，信号发生器60的输出端与温度电流控制器70的输入端连接。信号发生器60可以以锯齿波的形式发送开启信号，以锯齿波形式发送开启信号的目的在于锯齿波频率较低，适合检测需求，当然并不局限于锯齿波的，还可以是频率较低的三角波。103.温度电流控制器70与激光器10连接，被配置为：根据开启信号控制激光器10发出的激光的波长范围，以使激光器10发出光信号。104.具体地，温度电流控制器70的输出端与激光器10的控制端相连，通过温度和电流综合控制激光器10输出的激光的波长范围，可针对不同种类的气体输出不同波长范围的激光，以实现对不同种类气体的检测。105.发送模块33与数据处理模块32连接，被配置为：接收数据处理模块32发送的电信号，并将电信号发送给计算模块40。具体地，发送模块33的接收端与数据处理模块32连接，发送模块33的发送端与接收模块50的接收端通信连接。发送模块33被配置为：将从数据处理模块32接收到的电信号，发送至接收模块50，并通过接收模块50发送给计算模块40，以供计算模块40通过电信号确定n个光声探测组件30所在位置的气体浓度。106.在一些可行的实施例中，发送模块33和接收模块50采用无线传输的方式进行数据的发送和接收。无线传输方式可以为无线保真(wireless fidelity，wifi)传输、蓝牙传输、第五代移动通信技术(5th generation mobile communication technology，5g)传输、通用分组无线业务(general packet radio service，gprs)传输、窄带物联网(narrow band internet of things，nb-iot)传输，远距离无线电(long range radio，lora)传输中的一种或多种。107.继续参见图1，下面以整个检测流程为例对本技术实施例的多点气体检测系统中各部件的工作进行介绍。108.信号发生器60向温度电流控制器70发送开启信号，开启信号中携带激光器10发出的光信号的波长范围。温度电流控制器70接收到开启信号后，根据温度和电流综合控制激光器10发出的激光的波长范围，从而使激光器10发出满足检测需求的光信号。激光器10向光开关发送光信号，光信号在光开关中进行调制，成为调制光信号，并通过光开关的开启和关闭，依次同时传输给n个光声探测模块31。调制光信号进入光声探测模块31后，被气体吸收产生声波信号，光声探测模块31获取声波信号，并将声波信号转换成为电信号后发送给数据处理模块32。数据处理模块32将电信号处理后发送给发送模块33，由发送模块33将处理后的电信号发送给接收模块50。接收模块50接收到电信号后，将电信号发送给计算模块40，以使计算模块40通过电信号计算n个光声探测模块31所在位置的气体浓度。其中，激光器10可以为分布式反馈激光器10(distributed feedback laser，dfb)，当然也可以为其他类型的激光器10。109.具体地，光开关是将调制光信号同时传输至n个光声探测模块31，再由n个光声探测模块31发送给与其对应的n个数据处理模块32、n个发送模块33后，由n个发送模块33将电信号发送给接收模块50。110.与前述气体检测系统的实施例相对应，本技术实施例还提供一种多点气体检测方法。111.图6是本技术实施例提供的一种多点气体检测方法的流程示意图。112.参见图6，气体检测方法由以下步骤s100-s500所实现：113.步骤s100：将n个光声探测组件设置在待检测区域内的不同位置。114.具体地，n个光声探测组件分布在待检测区域的不同位置。不同位置可以指不同的高度，还可以指不同的水平距离处，从而实现不同高度和/或不同水平距离处的气体浓度的检测。其中，任意相邻的两个光声探测组件之间的最小距离大于预设距离。避免两个或者多个光声探测组件之间的距离过小，而导致同一区域出现多个相同的检测结果，进而，避免检测成本的浪费。115.步骤s200：向控制器发送光信号。116.具体地，激光器与控制器连接，被配置为向控制器发送光信号。其中，激光器发送光信号的光输出端可以通过光纤与控制器的输入端连接，从而通过光纤将光信号发送给控制器。117.在一些可行的实施例中，控制器可以为光开关。具体可以为磁光开关。118.步骤s300：以预设的调制频率对光信号进行调制，得到调制光信号及分光。119.控制器可以接收来自激光器发送的光信号，并将光信号调制得到调制光信号后，同时传输给n个光声探测组件。其中，控制器的预设频率可根据实际的检测需求确定，在此不做具体限定。120.步骤s400：在调制频率对应的每个调制周期t内，将调制光信号同时传输给n个光声探测组件，以得到调制光信号被n个光声探测组件所在位置的气体吸收后产生的声波信号，将所述声波信号转换为电信号。121.其中，向每个光声探测组件发送调制光信号的时长t等于调制周期t的n分之一。122.具体地，控制器可以预设的调制频率对光信号进行调制，并且，在控制器的调制频率对应的每个调制周期t内，控制器将调制光信号同时传输给与其连接的n个光声探测组件。其中，控制器向每一个光声探测组件发送的调制光信号的时长t等于调制周期t的n分之一。123.示例性的，以光声探测组件的数量是三个为例，阐述调制周期t与控制器向每一个光声探测组件发送调制光信号的时长t的关系。控制器的调制频率可以为3khz，对应的调制周期t为0.003s，控制器向每一个光声探测组件发送调制光信号的时间则为0.001s，即0.003s的三分之一。124.另外，控制器将调制光信号发送至光声探测组件中，调制光信号被气体吸收，产生声波信号，光声探测组件可以将声波信号转换为电信号，方便后续根据电信号计算多个位置点的气体浓度。125.在步骤s400中，将调制光信号同时传输给n个光声探测组件，包括：126.以预设的切换频率同时开启控制器与n个光声探测组件之间的光路，以将调制光信号同时传输给n个光声探测组件；127.其中，光声探测组件包括光声探测模块，光声探测模块用于获取调制光信号被其所在位置的气体吸收后产生的声波信号，并对声波信号进行转换，得到电信号；控制器为光开关；光开关的切换频率为光声探测模块共振频率的n倍，光信号的调制频率等于光声探测模块的共振频率。128.具体地，光开关的切换频率为光开关向每一个光声探测模块中发送的调制光信号的调制频率的n倍。光开关的切换频率与光信号的调制频率、光声探测模块的数量有关。在光信号调制频率一定的情况下，光声探测模块的数量越多，光开关的切换频率越高。光声探测模块的数量越少，光开关的切换频率越低。在光声探测模块数量一定的情况下，光信号的调制频率越高，光开关的切换频率越高。光信号的调制频率越低，光开关的切换频率越低。129.示例性的，如果设置了n个光声探测模块，那么，在一个调制周期t内，若光开关向每一个光声探测模块分别发送一次调制光信号，则每个光声探测模块共振一次，光开关在一个调制周期t内的开启或关闭的次数则为n。130.而且，光开关的切换频率和光信号的调制频率的相位相同。也就是说，光开关的切换初始时间与光信号的调制初始时间相同。另外，在不同的调制周期t内，光开关向每一个光声探测组件发送的调制光信号的调制时间、调制频率均是相同的。这样，在不同调制周期t内，光开关可以向光声探测模块发送相同的调制光信号，能够有效保证检测准确性。131.步骤s500：处理来自n个光声探测组件的电信号，以及，根据来自n个光声探测组件的电信号，确定n个光声探测组件所在位置的气体浓度。132.具体地，控制器将调制光信号发送至光声探模块件中，调制光信号被气体吸收，产生声波信号，光声探测模块可以将声波信号转换为电信号，并将电信号发送至计算模块。133.计算模块被配置为：处理来自n个光声探测组件的电信号，并根据电信号确定n个光声探测组件所在位置的气体浓度。134.这样，本技术实施例中，通过设置具有调制功能的控制器，并将调制光信号同时传输给n个光声探测组件，一方面，不需要配置额外的光调制器，有效降低检测成本，另一方面，控制器并未将调制光信号进行分束，因此每个光声探测组件接收到的调制光信号的光强的平均值和最大值是相同的，保证了检测精度。135.可见，本技术实施例控制器具有光调制功能，并可以将调制光信号同时传输给n个光声探测组件，在不需要额外配置光调制器的前提下，能够同时检测多个位置点的气体浓度，并且可以保证每束光的最大光强不变，进而实现调制光信号的幅值不变，不仅保证了检测精度，而且有效节约检测成本，且控制器的调制频率可调，实用性强。136.需要说明的是，本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。137.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。









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