用于激光光谱学的光学测量系统中的目标气体的相对定位的
方法和系统
具体实施方式
[0001] 本
发明涉及一种用于操作光学测量系统的方法，其用于测量测量气体中的目标气体成分（ZG）的浓度，所述光学测量系统包括
波长可调谐
温度稳定激光
光源，其中设定与针对目标气体吸
收线的波长λZG对应的瞬时
基础电流IDC_ZG,act，使得在校准之后，对于目标气体成分（ZG）的瞬时基础电流IDC_ZG,act和参考气体成分（RG）的瞬时基础电流IDC_RG,act的任意值，维持针对目标气体成分（ZG）的目标气体吸收线的波长λZG与针对参考气体成分（RG）的参考气体吸收线的波长λRG之间的波长距离△λDC。本发明还涉及一种执行该方法的系统。
[0002] 在各种各样的
实施例中根据
现有技术已知用于基于激光吸收
光谱学（LAS）来测量测量气体中的气体成分的浓度的光学测量系统，如许多不同的用于操作这种光学测量系统的方法，诸如波长调制光谱学（WMS）和直接吸收光谱学（DAS）。在LAS中，将激光波长确切设定为针对目标气体的吸收线的波长通常起重要作用。在校准期间，激光波长通常通过激光光源的基础电流IDC和Peltier温度（基础激光温度）的操作点来定义。然而，即使基础电流IDC保持不变，
激光器的长期改变和外部温度的影响也会导致所选择的操作点的不同波长，其偏离目标气体的吸收波长。基础电流通常表示当吸收线正被扫描时在吸收线处具有最大值的直流电流（DC），其中较大和较小的电流值在此周围经过。结果，这些改变还引起
传感器校准偏离规范限度，这然后通常需要光学测量系统的重新校准。
[0003] 为了确保目标气体的波长保持准确（尤其在目标气体不在的情况下），通常使用针对参考气体的一个或多个吸收线，并且应用线
锁定原理（line locking principle）。参考气体实质上永久存在于处理气体中或者容纳在传感器本身中的某处，例如封闭在比色杯中。比色杯可以例如在光学测量路径中或在特殊光学参考路径中实现（这需要光束分离器和另外的光电
二极管）。
[0004] 通常，使用目标气体本身作为参考气体是不可能的或没有用的，例如，当这在长时间内是不稳定的时，当与其相关联的线宽太细时（这起因于吸收路径太短并且导致低的吸收
信号），或者当这对于产生来说过于危险或在操作期间这太危险时。
[0005] 作为替换方案，可使用在目标波长附近具有一个或多个吸收线的不同气体（参考气体）而不是目标气体。作为示例，对EP2307876B1做出参考。该
专利使用两个CH4气体吸收线来确切地定位中心处的CO气体吸收线。然而，激光光源的调谐范围通常不足够宽来以这种方式准确地定位目标气体吸收线。
[0006] EP2307876B1公开了一种通过激光光谱学来检测至少一种目标气体的方法，该方法使用具有发射波长的激光光源，所述发射波长是通过变化操作温度或操作电流而可调谐的且单色的。为了相对于变化的操作温度或变化的操作电流来校准激光光源的波长尺度，在至少一个目标气体的频带的波长范围内，跨第一调谐宽度执行第一激光光源调谐步骤，其中存在针对参考气体的至少两个吸收线和针对至少一个目标气体的至少一个吸收线。此后，跨第二调谐宽度（其在至少一个目标气体的频带的波长范围内）执行第二激光光源调谐步骤，其中第二调谐宽度比第一调谐宽度更窄，并且其中存在针对至少一个目标气体的至少一个吸收线中的至少一个。目标气体和参考气体是不同气体。用于校准激光电流或激光温度的第一调谐步骤以绝对波长尺度执行一次，并且用于检测至少一个目标气体的第二调谐步骤连续地执行若干次。将第二调谐宽度与计算的吸收光谱进行比较，其中采用使用线性回归
算法的非
迭代曲线拟合，以便在一个步骤中计算至少一个目标气体的浓度。该过程需要在目标气体吸收线附近具有至少两个吸收线的参考气体，所述至少两个吸收线在激光器的调谐范围内。此外，该过程是耗时的，因为它需要检测和评估两个参考线。
[0007] 为了在不使用参考气体的光谱仪中激活波长可调谐
激光二极管，从DE102013202289A1已知，预定义功率时间函数，通过从该功率时间函数和在激光二极管处存在的
电压的测量值断定电流分布（其用于激活激光二极管）来根据该功率时间函数在波长范围内周期性地调谐激光二极管。用于直接激活激光二极管的电流分布由控制单元生成为激光二极管的功耗（实际变量）与预定义功率时间函数（目标变量）之间的控制偏差的函数，其中连续地检测（例如，测量）激光二极管处存在的电压和通过激光二极管的电流，以及通过将测量的电流和电压值相乘来连续地断定激光二极管的功耗。在其中不使用参考气体，并且因此即使功率时间函数被预定义，当在其上设置激光器芯片的Peltier元件的温度（Peltier温度）和/或外部温度改变时，也会检测到不同的波长范围。该方法对于定位目标气体而言太不精确。此外，测量跨激光器的整个电压，这对于确定波长而言太不精确。
[0008] 如果仅一个参考气体线（其不是目标气体线）可用于参考气体的使用，那么必须确保目标气体与参考气体之间的波长距离△λDC在针对不同激光电流且因此不同激光温度的操作期间保持恒定。此外，当激光器老化时，距离也必须保持恒定。原则上，简单地扫描某个波范围可以是可能的。然而，由于例如由光学干涉现象引起的当前噪声以及测量光谱中存在针对其它气体的吸收线，
检测限度受到极大限制。因此非常精确地遵守波长距离是重要的。
[0009] 目标气体与参考气体之间的波长距离典型地由恒定的电流距离△I设定。由于激光器的非线性DC调谐行为，例如由外部温度对激光器/
电子器件的老化或温度稳定的影响而引起的操作点的偏移（漂移）导致波长距离的距离误差。这导致目标气体成分（目标气体的吸收线）被推定处于不正确的
位置。在一些情况下，这导致相当大的测量误差。
[0010] 出于此，所要求保护的发明的目的是提出一种不同的、更精确的、有效的且容易实现的选项，以用于尽管改变了激光性质（诸如操作电流、操作温度或长期漂移），还是保持目标与参考气体线之间的波长距离恒定。
[0011] 根据本发明通过一种用于操作光学测量系统的方法（该方法用于测量测量气体中的目标气体成分的浓度，该方法具有
权利要求1的特征）以及通过以根据权利要求6的测量系统的形式的一种系统来实现该目的。另外的有利实施例可以从相应
从属权利要求导出。
[0012] 本发明的核心思想是，不使用固定电流差值，而是以在参考与目标气体（峰值）位置之间（也就是说，在相应的吸收线之间）维持先前定义的温度差这样的方式来设定电流差，以用于计算目标气体的推定波长位置。该温度差根据以下内容来计算：校准时由激光光源的内部
电阻（其在目标与参考气体的峰值位置处）处的相应引入的电功率所生成的温度的差。该温度差与针对目标与参考气体的吸收线的波长距离成比例，并且因此该过程确保可总是确切地确定目标波长。
[0013] 例如，该方法有利地允许容易地实现在其中参考气体与目标气体吸收线彼此显著地间隔的应用。在此将作为示例提及甲烷
泄漏的监测，其中，除了CH4之外，还必须测量C2H6（乙烷）以确认涉及
天然气。所使用的参考气体是甲烷（在这种情况下，其也代表第二目标气体），其被容纳在的传感器中的激光器的光路中以用于该目的。取决于所选择的吸收线，参考气体（甲烷）与目标气体（乙烷）之间的距离在此处为0.6至1.0nm。由于该距离是相当大的，因此不再可能使用固定电流值。另外，与现有技术中已知的常规校准方法相比，存在校准特别简单的优势。
[0014] 后文所用的缩写RG与ZG表示参考气体或气体中的参考气体成分与目标气体或测量气体中的目标气体成分。所使用的标记DC和AC是常见的，并且因此对本领域技术人员已知为DC电压/直流电流和AC电压/交流电流的标记。这些指的是电流、电压和/或功率并且指示相应的类型。此外，缩写L用于激光光源，或者通常用于激光器。缩写RG、ZG、DC、AC和L用于权利要求书和整个描述中，并且尤其在下面的公式中的说明。基础电流IDC概括地表示与相应操作状态（校准、瞬时基础电流）和相关联气体（RG，ZG）对应的所有基础电流。索引act和cal表示电流、电压、温度、内部电阻和功率的相应瞬时值或校准值。
[0015] 根据本发明，在该方法中，在操作期间，通过确定针对目标气体成分的所需瞬时基础电流IDC_ZG,act，维持在校准期间提前定义的激光光源中的相对温差，该所需瞬时基础电流IDC_ZG,act作为针对参考气体的瞬时基础电流IDC_RG,act的函数，该激光光源中的相对温差在校准参考气体（RG）与目标气体（ZG）时选择的操作点之间，该参考气体（RG）具有基础电流IDC_RG,cal，该目标气体（ZG）具有基础电流IDC_ZG,cal。
[0016] 为了在校准和测量期间利用参考气体与目标气体确定相应变量，建立基础电流IDC_RG,cal和IDC_ZG,cal或IDC_RG,act，该基础电流IDC_RG,cal和IDC_ZG,cal或IDC_RG,act分配给针对参考气体成分RG和针对目标气体成分ZG的气体吸收线；以及通过将激光光源的内部电阻RI_RG,cal和RI_ZG,cal或RI_RG,act纳入考虑来在这些基础电流处确定相关联电功率PDC_RG,cal和PDC_ZG,cal或PDC_RG,act。从PDC_RG,cal和PDC_ZG,cal，计算功率差△PDC,cal。从PDC_RG,act和功率差△PDC,cal，断定功率PDC_ZG,act。
[0017] 优选用参考气体与目标气体执行测量系统的校准。在校准期间，建立基础电流IDC_RG,cal和IDC_ZG,cal，该基础电流IDC_RG,cal和IDC_ZG,cal分配给针对参考气体RG和目标气体成分ZG的气体吸收线；确定激光光源的相关联电功率PDC_RG,cal和PDC_ZG,cal；以及从其发现功率差△PDC,cal，该功率差△PDC,cal被存储。
[0018] 此外，根据本发明，在测量系统的操作期间，然后根据瞬时基础电流IDC_RG,act和瞬时内部电阻RI_RG,act通过跨针对参考气体的气体吸收线执行电流扫描（以便断定相关基础电流）来断定分配给针对参考气体的气体吸收线的、激光源的电功率PDC_RG,act，其中气体吸收线的峰值位置产生瞬时基础电流IDC_RG,act。分配给针对目标气体ZG的气体吸收线的、激光源的电功率PDC_ZG,act被确定为电功率PDC_RG,act和功率差ΔPDC,cal的总和，并且所分配的基础电流IDC_ZG,act根据像这样确定的电功率PDC_ZG,act和内部电阻RI_ZG,act来计算。
[0019] 换句话说，这意味着，在校准期间，参考气体与目标气体的峰值位置的DC激光电流被建立，通过检测激光器在相应电流位置处的内部电阻或可替换地例如使用锁定技术检测等效变量来针对两个峰值位置断定跨激光器的内部电阻的电DC功率下降。内部电阻从激光电压和基础电流的电流/电压特性曲线或者使用锁定技术（用具有电流调制振幅△IAC的电流IAC调制激光器并测量UAC，并且后续地确定UAC信号的第一傅里叶分量（1f）以及将UAC,1f除以△IAC，其中△IAC也可以是等效变量）来断定。在校准时，断定DC功率的功率差△PDC,cal或至少一个等效变量，并将其存储在传感器中。优选根据下面列出的公式F10确定功率差。作为替换方案，将公式F10中指示的变量存储在传感器中也将是可能的。
[0020] 在测量系统的操作期间，针对参考气体的瞬时峰值位置确定跨激光器的内部电阻的电DC功率下降。特别地，可以通过锁定技术来实现内部电阻测量。因为操作点可能由于漂移而偏移，所以电功率PDC_RG,act定期地重新计算（并且因此不能被假定为固定值）。此外，通过将针对参考气体峰值的瞬时功率和功率差相加来确定针对目标气体的峰值位置处的瞬时电功率。根据针对目标气体的峰值的瞬时功率，其峰值位置的DC电流优选地根据下面列出的公式F11来断定。此后，在针对目标气体所断定的峰值位置处执行对目标气体的测量扫描，并且从其断定气体浓度。基础电流定义在其处吸收特性曲线具有最大值的位置。围绕该最大值执行利用较大和较小电流值的扫描以断定浓度。
[0021] 所提出的方法被制造商用于测量系统的初始校准，并且还可被用户利用来进行潜在地必要后续校准。
[0022] 在波长调制光谱学中，如惯例，使用波长可调谐温度稳定激光光源，其通过在操作点处经由针对气体成分的相关吸收线改变基础电流来周期性地变化激光光源的激光的中心基础波长并且同时通过调制设备利用
频率（f）和可设定的振幅来调制基础电流。使用光检测器，检测激光在它已经经过测量气体之后的强度。使用评估单元，其包括用于在频率（f）和/或其谐波之一对由光检测器生成的测量信号进行
相位敏感解调的装置，其中激光光源以电流调制方式用基础电流IDC和调制电流IAC来操作，并且发射具有波长调制振幅△λAC的波长的激光光束，并且通过电流调制振幅△IAC的可变设定保持激光的波长调制振幅△λAC恒定。
[0023] 然而，激光器中的长期改变可能使得需要调适基础激光温度。然而，这也需要校正先前计算的功率差△PDC,cal。如果激光温度正在变化，则公式F15应当优于公式F11来用于计算基础电流IDC_ZG,act。为此目的，在校准时存储激光温度。
[0024] 根据优选的方法步骤，需要相应的内部电阻来计算相应基础电流（针对目标和参考气体）处的电功率。应当注意的是，确切的内部电阻可以仅在多次测量之后迭代。对于迭代，使用来自前述测量结果中的一个的电阻值，其中在校准期间所断定的值可以用作初始开始值。原则上，也可以使用基于经验的估计值。
[0025] 激光光源的内部电阻RI优选地根据激光光源的电压/电流特性曲线来确定，其中跨激光光源的电压降UL被记录为基础电流IDC的函数。在参考气体与目标气体的峰值位置处断定相应的内部电阻。激光光源的电压/电流特性曲线通常在光学测量系统的校准期间第一次被记录。不需要测量整个曲线，而是仅测量操作点周围的区，以便从该区中的斜率来正确地确定相应的内部电阻RI。可以在该区中执行多次测量，并且可以对结果求平均。作为替换方案，还可使用锁定技术来断定斜率，其具有减小噪声的优点。还在操作期间定期地断定电阻值，并且优选地，在每次浓度测量期间重新确定这些电阻值。
[0026] 在校准期间以及在光学测量系统的常规操作期间，包括锁定技术的评估单元优选地用于确定目标气体成分的浓度，以便以已知方式实现降噪，特别是为了显著降低由1/f信号引起的噪声。锁定
放大器（其有时也被称为相位敏感
整流器或
载波频率放大器）是用于测量弱电交流信号的放大器，该弱电交流信号用具有已知频率和相位的参考信号来调制。该设备代表了极其窄带的带通
滤波器，由此改进了
信噪比。当使用这样的设备时的优点在于，具有不同频率和噪声的DC电压和AC电压被有效地滤波。
[0027] 根据本发明，上述方法基于以下提供的公式。在校准期间和/或在操作期间使用这些公式。来自校准的值由“cal”表示，并且来自操作的值由“act”表示。
[0028] 至此，使用以下公式，目标气体（ZG）的瞬时电流位置相对而言通过参考气体（RG）的位置来确定：其中△I是在校准期间建立的固定电流值：
由于激光器的上述非线性DC调谐行为，该过程对于确定ZG的位置不是足够确切的。从
显而易见的是，波长改变可以通过温度改变来描述，其中neff是有效折射率，并且Leff是激光器的有效
谐振器长度。考虑到以上公式的右侧的第一项相对第二项占支配地位，波长改变由下式给出：
为了计算目标气体的推定位置，不使用固定电流差值（在校准期间根据公式F2确定了
该固定电流差值），而是在正在进行的操作期间以在参考与目标气体（峰值）位置之间维持定义的温度差△Tact这样的方式来设定电流差。这导致在目标气体的瞬时位置处的以下温度：
其中参考气体峰值的位置处的温度由下式给出：
其中，电功率经由热阻Rth,act而被转换为温度TRG,act，并且功率PDC_RG,act由内部电阻RI RG,act中的激光电流IDC_RG,act产生。
[0029] 在目标气体峰值的位置处的瞬时温度TZG,act与寻求的激光电流IDC_ZG,act经由热阻和电阻耦合：如果激光温度在操作期间不改变，则：
上述温度差△Tcal被计算为在校准时由内部电阻（其在目标与参考气体的峰值位置处）处的相应引入的电功率所生成的温度的差。由于温度差与ZG和RG之间的波长差成比例，因此该过程确保目标波长总是确切地被确定。
[0030] 通过将公式（F6）、（F7）和（F8）插入公式（F5）中，找到在目标气体的位置处的所寻求的激光电流：其中功率差（“固定功率”）使用校准时的该值而得到：
假定热阻在操作期间不改变（Rth,act=Rth,cal），对于目标气体的峰值位置得到以下内容：
公式（F11）也可如下书写：
应当注意的是，确切的内部电阻RI ZG,act最初不是已知的，并且将必须被测量（在位置IDC_ZG,act处）。然而，在通过公式运行若干次之后或在多次测量之后，该值非常快速地迭代，并且内部电阻RI ZG,act在位置IDC_ZG,act处被正确地断定。
[0031] 另外，如果基础激光温度TL的操作点改变（例如，如果在操作期间调适Peltier温度以便补偿由于基础激光温度的调适而导致的电流尺度上的过大波长偏移），根据温度改变条件：那么，针对瞬时温度差的以下关系如下：
其中温度要以Kelvin为单位使用。所产生电流由下式给出：
如果可以忽略热阻的改变，则其再次如下：
通常已知的是，每个激光光源
电路图可以用等效电路代替，该等效电路包括激光发射
器（有源区域）和与其
串联连接的内部电阻RI。只要基础电流IDC流过激光光源，则在激光光源处存在电压UL，该电压UL跨激光发射器部分地下降为部分电压UE以及跨内部电阻RI部分地下降为部分电压URI，其中UE典型地具有0.9到1.1V的值，这取决于激光器类型（具有接近电信工业中常见波长的波长）。在WMS的情况下，附加地，调制电流IAC被添加到基础电流；然而，因为温度随着时间变化而达到平均所以这不影响该方法。
[0032] 参考气体峰值的位置处的瞬时DC功率根据流过激光光源的基础电流IDC_RG,act和在内部电阻RI_RG,act处发生的电压降URI_RG,act计算为光学测量系统的校准基本上根据对于本领域技术人员而言常规的通常方法通过已知
参考气体（其也可以是目标气体）和实际目标气体本身来进行。为了建立激光光源的操作点，首先变化温度稳定激光光源的温度，直到在期望的操作点检测到参考与目标气体的吸收信号。此后，断定并存储功率差。
[0033] 根据本发明的系统由用于执行该方法的测量系统组成，该系统包括用于为激光光源提供基础电流IDC的调制设备（4）、用于测量气体的容器、光检测器以及连接到光检测器和调制设备的评估单元（6）、用于检测激光光源处存在的电压的装置、用于检测激光基础温度的装置、用于断定激光光源的内部电阻的装置、以及用于控制参考气体（RG）与目标气体（ZG）的基础电流IDC的装置。当参考气体设置在传感器中的激光的光路中时是特别优选的，使得由激光光源发射的激光光束首先通过参考气体，并且此后通过测量气体到达光检测器。这考虑了整个测量系统的极其紧凑的设计以及易于处理和易于运输的气体检测设备的生产。
[0034] 以上在描述中提及的特征和特征组合、以及后文在
附图的描述中提及的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以用于相应的所指示的组合中，而且还可以用于其它组合中或单独使用。不需要实现权利要求1或6的所有特征来执行本发明。还可以用其它公开的特征或特征组合来代替独立或从属权利要求的各个特征。
[0035] 后文将基于附图更详细地再次描述本发明。在示意性图示中的附图中：图1示出了适于执行根据本发明的方法的光学测量系统；
图2示出了用于激光光源的等效电路；
图3示出了用于确定激光光源的内部电阻的所记录的电压/电流特性曲线；
图4示出了在某个温度下目标气体位置与参考气体位置（其具有参考气体峰值与目标
气体峰值之间的固定电流距离）的示意图示中作为电流的函数的波长λI，以及由于温度漂移引起的其偏移；
图5示出了在目标温度（实线）和在由激光温度的改变引起的漂移（虚线）之后充当参考气体和另外的目标气体的甲烷以及充当目标气体的乙烷的测量曲线；
图6示出了与参考气体峰值的漂移相比的、关于目标气体峰值的距离误差，其是基于示例使用固定电流差和固定温度差而被测量的；以及
图7示出了用于将波长距离固定为参考波长的
流程图。
[0036] 图1示意性地示出了光学测量系统1的基础设计，其用于基于波长调制光谱学（WMS）来测量测量气体2中的目标气体成分ZG的浓度。测量系统1包括波长可调谐温度稳定激光光源3、调制设备4、光检测器5和电子评估单元6。激光光源3发射波长为λDC的激光光束
7，该波长具有波长调制振幅△λAC。调制设备4在操作点处通过参考吸收线和目标气体吸收线来周期性地变化激光光源3的激光的波长，并且同时以三
角方式利用频率（f）和可设定的振幅来调制激光光源3的激光。这附加地包括至少一个DC和/或AC电压源或DC和AC电流源
4a，以及用于操作激光光源3的相关联调制装置4b。这可以用于可变地设定相应基础电流IDC和调制电流IAC。调制设备4直接连接到激光光源3。光检测器5在激光光束7已经经过测量室
11中存在的测量气体2之后检测源自激光光源3的激光光束7，并生成接收信号，该接收信号取决于激光在它经过测量气体2之后的强度并且被供应给评估单元6。评估单元6包括用于在频率（f）和/或其谐波之一对由光检测器5生成的测量信号进行相位敏感解调的装置。评估单元6包括两个锁定放大器6a、6b和处理单元6c。处理单元6c评估光检测器5的解调接收信号。此外，电
连接线9通向锁定放大器6b，通过该锁定放大器6b检测激光光源3处存在的电压并且确定内部电阻。作为其函数，针对参考与目标气体的基础电流IDC和调制电流被使用调制设备4而控制，以便保持参考气体与目标气体之间的波长距离恒定。为此目的，从评估单元6向调制设备4提供电控制线8和10。在评估中，主要与F10一起使用上述公式F11或F15。
经由线12，Peltier温度被传输到评估单元6。在该示例性实施例中，参考气体RG在校准期间永久存在于光路中。然后将目标气体成分ZG引入到测量气体室11中。
[0037] 图2示出了用于激光光源3的等效电路。因此，激光光源3可以用光发射器3a和串联连接到其的内部电阻RI，3b进行算术代替。激光光源3以电流调制方式利用基础电流IDC和调制电流IAC操作。电压UL存在于激光光源3处且部分地跨内部电阻3b下降为部分电压URi且跨光发射器3a下降为部分电压UE。
[0038] 图3图示了在光学测量系统1的校准期间记录的电流/电压特性曲线10，其用于确定在参考气体的位置处的、激光光源3的内部电阻RI RG。内部电阻RI RG根据激光光源3在RG的操作点12 IDC_RG,cal处的电流/电压特性的关系确定。为此目的，在操作点12处为电流/电压特性曲线10（实线）提供线性近似线11（虚线），以用于确定在参考气体的位置处的内部电阻RI RG。近似线11的斜率对应于在操作点12处具有RI RG的内部电阻RI，3b。在目标气体的位置处应用类似的过程以断定RI ZG。
[0039] 在示意图示中，作为示例，图4示出了在某个目标温度下的目标气体的波长位置与参考气体的波长位置，其中这两个位置具有相对于彼此的、定义的波长距离△λDC，该波长距离△λDC经由DC可调谐性曲线引起电流距离△I。针对目标温度用实线示出吸收线，并且针对由降低的目标温度引入的漂移用虚线示出吸收线。典型地，波长距离△λDC由恒定的电流距离△I来设定。由于激光器的非线性DC调谐行为，例如由传感器的外部温度对激光器/电子器件的老化或温度稳定的影响而引起的操作点的偏移（漂移）导致目标气体GZ的气体峰值的位置的距离误差△IF，从而导致测量误差。该图示意性地示出了参考气体与目标气体在校准时的位置。漂移导致参考气体线的位置偏移。由于波长与激光电流之间的非线性关系，差异（也就是说，具有波长距离误差△λF的不正确波长，即，计算的目标气体位置与实际的目标气体位置之间的距离误差）导致固定电流距离△I。在最有利的情况下，误差是小的（典型地＜20μA），并且传感器根据浓度的准确度保持在其规范内。如果误差变得较大，则误差以超线性方式增加。在极端情况下，峰值将甚至不再处于调谐范围内（例如，目标气体甚至不再在图4中被测量）。参考气体与目标气体之间的距离越大，用该方法所允许的漂移必须越低；否则，距离误差＞20μA。实际的目标气体位置（相关联基础电流）处于位置1，并且经由公式F1至F2计算的目标气体位置（相关联基础电流）处于位置2。这两个目标气体位置彼此偏离距离误差△IF。应当注意的是，DC可调谐性曲线本身被示出为不受漂移的损害。实际上，DC可调谐性曲线本身也可随着长期漂移而改变。
[0040] 作为示例，图5示出了在某个目标温度（实线G1）和偏离目标温度的温度（虚线G2）的测量曲线，也就是说，作为参考气体的甲烷CH（4 具有较低峰值）和作为目标气体的乙烷C2H（6 具有较高峰值）的光谱。线G1与线G2的偏离是由激光温度的改变引起的，并且旨在图示漂移对气体峰值的距离的影响。作为示例，示出了距离误差△IF，当在稍微不同的激光温度下从具有固定电流距离的参考气体峰值（这里为CH4）出发测量目标气体（乙烷C2H6）时得到该距离误差△IF。参考气体峰值的0.96mA的偏移由温度降低产生。显而易见的是，参考峰值与目标气体峰值之间的实际距离从1.669mA减小到1.568 mA。如上文已经提及的那样，这是由激光光源的非线性DC可调谐性引起的。因此得到近似100μA的距离误差△IF。如果所提出的方法是使用固定温度改变（公式F15）而被应用的，则距离误差△IF仅是10μA（图6）。因此，可以正确地评估目标气体信号。
[0041] 图6图示了基于示例的距离误差△IF对漂移值的相关性。这示出对于不同漂移值的、针对使用根据公式（F1）的固定电流差和根据公式F15的固定温度差的距离误差△IF。基于公式F1的值被示出为点P1，并且基于公式F15的值被示出为叉P2。显而易见的是，当使用所提出的方法时，基础电流IDC的距离误差△IF从不超过20μA，其足够小以确保所测量的浓度保持在规范内。
[0042] 图7示出了用于将波长距离固定为参考波长的流程图。在第一方法步骤S1中，也就是说，在测量系统1的校准期间，首先建立参考气体与目标气体的峰值位置的DC基础电流，以及其次，通过确定激光器在相应电流位置处的内部电阻来针对两个峰值位置断定跨激光器的内部电阻的电
力DC功率下降。第三，DC功率的功率差△PDC,cal被断定并存储在传感器中。
[0043] 在后续的第二方法步骤S2中，也就是说，在测量系统1的操作期间，最初通过使用锁定技术测量内部电阻来针对参考气体的瞬时峰值位置断定跨激光器的内部电阻的电力DC功率下降，然后通过将针对参考气体峰值的瞬时DC功率和校准期间断定的、参考气体与目标气体之间的DC功率差相加来计算针对目标气体的峰值位置处的瞬时电DC功率。此后，断定针对其峰值位置的DC电流，其中根据公式F11或F15，来自前述测量结果之一的目标气体的内部电阻被用于该目的，其中开始值是在校准期间断定的值。如果使用F15，则使用瞬时激光温度与校准激光温度的比率。在校准时存储激光温度。
[0044] 在后续的第三方法步骤S3中，基于针对目标气体所断定的峰值位置来执行对目标气体的实际测量扫描，并且从其断定气体浓度。
[0045] 优选地，在回路中多次执行方法步骤S2和S3，其中如果瞬时基础电流IDC_ZG,act偏离理想基础电流IDC_ZG,ca（l 其在光学测量系统的校准期间被断定），则可以在试验之间调适针对目标气体位置的基础电流IDC_ZG。
