【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光光谱检测和气体检测
，具体为一种基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置及方法。
技术介绍
传统的气体成分检测方法主要有化学方法和光学方法。化学方法通常需要对待分析物进行预处理，过程复杂、耗时，易破坏样品的原状态及产生二次污染物；光学光谱方法具有非接触性、非破坏、选择性强和响应快等优点，可实现实时原位的连续分析，使得其被广泛地应用于大气环境监测、工业处理控制、燃烧成分检测和呼吸气体诊断等领域。常用的光学光谱方法有直接吸收光谱法和波长调制光谱法。直接吸收光谱法是一种基于朗伯-比尔定律的直接检测方法，该方法通过分析光强的微弱变化量，即可反演出被检测样品的浓度、速度、温度等信息，但存在易受各种电子学和光学噪声干扰、灵敏度有限等缺点。波长调制光谱是结合锁相检测原理，实现抑制噪声的高灵敏度间接检测方法，但需要通过已知浓度样品校正后(标气校正)，才能获取其他未知样品的浓度信息，较为复杂。中红外光谱区(2.5-25μm)包含了...
【技术保护点】
基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置，其特征在于：包括任意波函数发生器(1)、室温连续模式中红外量子级联激光器(4)、聚焦准直三维调节系统(5)、第一反射镜(6)、样品吸收池(7)、离轴抛物面镜(8)、第一探测器(9)、数据采集单元(10)和计算机(11)，所述室温连续模式中红外量子级联激光器(4)具有温度控制单元(2)和电流控制单元(3)；所述任意波函数发生器(1)输出只在任意半周期内叠加调制信号的周期性信号作为室温连续模式中红外量子级联激光器(4)的电流驱动信号，所述电流驱动信号通过电流控制单元(3)对室温连续模式中红外量子级联激光器(4)的注入电流进行驱动...
【技术特征摘要】
1.基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置，其特征在于：包括任意波函数发生器(1)、室温连续模式中红外量子级联激光器(4)、聚焦准直三维调节系统(5)、第一反射镜(6)、样品吸收池(7)、离轴抛物面镜(8)、第一探测器(9)、数据采集单元(10)和计算机(11)，所述室温连续模式中红外量子级联激光器(4)具有温度控制单元(2)和电流控制单元(3)；
所述任意波函数发生器(1)输出只在任意半周期内叠加调制信号的周期性信号作为室温连续模式中红外量子级联激光器(4)的电流驱动信号，所述电流驱动信号通过电流控制单元(3)对室温连续模式中红外量子级联激光器(4)的注入电流进行驱动；
所述室温连续模式中红外量子级联激光器(4)作为光源发出激光信号；
所述聚焦准直三维调节系统(5)对激光信号进行聚焦准直；
所述第一反射镜(6)将聚焦准直后的激光信号耦合到样品吸收池(7)；
所述样品吸收池(7)充有待测气体，所述激光信号在样品吸收池(7)内被气体分子吸收后出射到离轴抛物面镜(8)；
所述离轴抛物面镜(8)将激光信号聚集到第一探测器(9)；
所述第一探测器(9)将接收到的激光信号通过数据采集单元(10)转化为电信号并传输给计算机(11)；
所述计算机(11)对电信号进行分析处理得出待测气体信息。
2.根据权利要求1所述的基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置，其特征在于：还包括分束器(12)、参考吸收池(13)和第二探测器(14)；
所述分束器(12)设在聚焦准直三维调节系统(5)和第一反射镜(6)之间，用于将聚焦准直三维调节系统(5)聚焦准直后的激光信号分束，一部分激光信号经分束器(12)反射进入参考吸收池(13)，另一部分激光信号经分束器(12)透射到第一反射镜(6)；
所述参考吸收池(13)为单通吸收池且充有纯的待测气体，所述进入参考吸收池(13)的激光信号被气体分子吸收后出射到第二探测器(14)；
所述第二探测器(14)将接收到的激光信号通过数据采集单元(10)转化为电信号并传输给计算机(11)；
所述计算机(11)对电信号进行分析处理得出室温连续模式中红外量子级联激光器(4)的中心频率漂移信息并将其反馈给电流控制单元(3)；
所述电流控制单元(3)根据接收到的中心频率漂移信息，进行电流补偿，稳定室温连续模式中红外量子级联激光器(4)的中心频率。
3.根据权利要求1所述的基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置，其特征在于：还包括分束器(12)、标准具和第二探测器(14)；
所述分束器(12)设在聚焦准直三维调节系统(5)和第一反射镜(6)之间，用于将聚焦准直三维调节系统(5)聚焦准直后的激光信号分束，一部分激光信号经分束器(12)反射进入标准具，另一部分激光信号经分束器(12)透射到第一反射镜(6)；
所述进入标准具的激光信号在标准具内产生干涉后出射到第二探测器(14)；
所述第二探测器(14)将接收到的激光信号通过数据采集单元(10)转化为电信号并传输给计算机(11)；
所述计算机(11)对接收到的电信号进行分析处理得出室温连续模式中红外量子级联激光器(4)的相对波长调谐范围。
4.根据权利要求1所述的基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置，其特征在于：还包括指示光源(15)、第二反射镜(16)和半反半透镜(17)，所述半反半透镜(17)设在聚焦准直三维调节系统(5)和第一反射镜(6)之间，所述指示光源(15)产生可见光信号，所述第二反射镜(16)将可见光信号反射到半反半透镜(17)，所述半反半透镜(17)再次将可见光信号反射并使其与经半反半透镜(17)透射过来的室温连续模式中红外量子级联激光器(4)发出的激光信号同轴。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置，其特征在于：所述聚焦准直三维调节系统(5)由两个平面反射镜和一个离轴抛物面镜组成，两个反射镜成45度放置，整体三维可调。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置，其特征在于：所述样品吸收池(7)为有效光程可调的基于两个凹面镜的HERRIOTT型多次反射吸收池。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测装置，其特征在于：所述任意波函数发生器(1)输出的周期性信号为低频周期性三角波或锯齿波，周期性信号只在任意半周期内叠加的调制信号为高频正弦波。
8.基于两种量子级联激光光谱的多组分气体同时检测方法，其步骤包括：
A.依据待测气体分子吸收频率位置先通过温度控制单元(2)和电流控制单元(3)分别设定室温连续模式中红外量子级联激光器(4)的工作温度...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。