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龙图腾网获悉北京光感慧智科技有限公司申请的专利一种基于激光器非线性输出的激光气体测量方法和产品获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119738380B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411602826.5，技术领域涉及：G01N21/3504；该发明授权一种基于激光器非线性输出的激光气体测量方法和产品是由常洋;魏占峰;周笑春;张学健设计研发完成，并于2024-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于激光器非线性输出的激光气体测量方法和产品在说明书摘要公布了：本申请公开了一种基于激光器非线性输出的激光气体测量方法和产品，针对中红外、中远红外激光器输出的激光出现明显非线性效应时，传统TDLAS谐波法无法准确测量气体浓度的问题。通过获取穿过待测气体的红外激光信号，并将其转化为电信号，得到激光信号的电压信号；其中，所述红外激光信号的初始频率为f；同步采集电压信号，并对电压信号的4f频段信号进行锁相放大，得到4f信号的电压曲线；按照峰峰值计算吸收幅值，通过标定系数及温度、气压修正后，得到气体浓度。将本申请提出的方法应用在非线性输出激光器中，可以准确反演计算气体浓度。

本发明授权一种基于激光器非线性输出的激光气体测量方法和产品在权利要求书中公布了：1.一种基于激光器非线性输出的激光气体测量方法，其特征在于，包括： 获取穿过待测气体的红外激光信号，并将其转化为电信号，得到激光信号的电压信号；所述红外激光信号的初始频率为； 同步采集电压信号，并对电压信号的频段信号进行锁相放大，得到信号的电压曲线；其中，所述频段信号的幅值仅与气体浓度相关；按照峰峰值计算吸收幅值，通过标定系数及温度、气压修正后，得到气体浓度； 具体包括：利用锁相放大模块对输出波长为的频段进行锁相放大，利用嵌入式控制系统采集谐波信号电压值；判断锯齿波数组是否扫描完成，当扫描未完成时重复采集数据；当扫描完成时，计算锯齿波扫描周期内信号峰峰值，结合标定系数反演计算气体浓度，对计算结果进行温度、气压修正并输出； 其中，当采用频率为激光电流正弦调制，输出电流描述为： 1 式中，表示对应气体吸收波长的驱动电流，表示调制波长对应的电流值，； 波长的时间变化用2式表示： 2 式中，表示激光波长；表示激光波长的常数项；表示驱动红外激光器的电流，表示调制波长对应的电流； 当出现非线性效应时，当调制波长范围小于预设范围时，描述激光功率的时间变化用3式表示，非线性效应指红外激光器的激光功率与驱动电流、输出波长与驱动电流均为非线性关系， 3 式中，表示激光功率随时间的变化关系，表示激光功率；表示因激光器功率非线性产生的二次谐波；表示因激光功率非线性产生的三次谐波； 根据比尔朗伯吸收定律，通过气体吸收的光束功率在小信号下为4式： 4 式中，表示气体吸收波长处产生的气体吸收系数；表示气体吸收的光束功率；表示激光功率随时间的变化关系； 气体测量时，红外激光器的输出波长在气体吸收波长附近扫描，因此吸收系数也随时间变化，如5式： 5 式中，表示吸收系数常数；和表示吸收系数的动态变化部分； 根据公式3-5得出6式： 6 式中，表示气体吸收的光束功率；表示激光功率；表示因激光器功率非线性产生的二次谐波；表示因激光功率非线性产生的三次谐波；和表示吸收系数的动态变化部分； 当光电探测器接收信号的电压幅值＜光电探测器截止信号的电压幅值，同时光电探测器接收信号的电压幅值＞噪声的电压幅值时，光电探测器接收信号与传输功率成正比：，其中表示光电探测器的效率，使用三角恒等式关系，信号用以下形式表示为7式： 7 式中，表示光电探测器吸收信号；表示光电探测器的效率；表示气体吸收的光束功率；表示激光功率；表示因激光器功率非线性产生的二次谐波；表示因激光功率非线性产生的三次谐波；表示吸收系数常数；和表示吸收系数的动态变化部分；、和分别表示因气体吸收产生的一次谐波、二次谐波和三次谐波； 在电流-功率关系如公式3的特征的情况下，公式7的常数分量的值以及因气体吸收产生的一次谐波、二次谐波和三次谐波的振幅是各种参数的复杂组合；其中的二次谐波的幅值不仅取决于气体浓度，还取决于与吸气体吸收浓度无关的参数；根据7式，四次谐波的幅值与直接成正比，与气体浓度成正比。

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