一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置及方法，涉及气体检测技术领域。本发明专利技术包括脉冲激光源、光隔离器、光纤环形器、光电探测器、数据采集处理控制单元和高反射衰荡腔，脉冲激光源的输入端与数据采集处理控制单元的输出端电性连接，脉冲激光源的输出端通过传输光纤耦合至光隔离器的输入端。本发明专利技术通过控制脉冲激光器脉冲与数据采集时序，重复多次采集脉冲衰荡曲线数据，通过空间域数据插补提高数据分辨率，通过时间域数据累加提高衰荡曲线信噪比，通过数据分割积分重构提高衰荡曲线包络基准点数据的准确性，解决了现有的气体检测技术方案成本高，调试难度大，受环境干扰多等问题。干扰多等问题。干扰多等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置及方法


[0001]本专利技术属于气体检测
，特别是涉及一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置及方法。

技术介绍

[0002]光腔衰荡光谱技术(Cavity Ring Down Spectroscopy，简称CRDS)是利用激光和气体分子之间发生相互的作用机理来进行气体探测的。脉冲激光作为光源，高反射率腔镜构成衰荡腔，激光脉冲在高反射衰荡腔内来回反射而形成衰荡光程。
[0003]根据Lambert
‑
Beer定律，光脉冲经环形器还回的强度I(t)被确定为一个随时间变化的指数函数。其中，R为高反镜反射率(R>99.99％)，c为光速，L为两面反射镜的距离，α为衰荡腔待测气体的吸收系数。
[0004][0005]衰荡时间τ是指光强I(t)从原有强度I0下降到1/e所用的时间，因此可以得到衰荡时间τ的函数，同样，在高反射腔为空腔状态下的衰荡时间τ0。
[0006][0007]最终，可以计算出样品吸收系数：
[0008][0009]由其技术原理可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置，包括脉冲激光源(1)、光隔离器(2)、光纤环形器(3)、光电探测器(4)、数据采集处理控制单元(5)和高反射衰荡腔(6)，其特征在于：所述脉冲激光源(1)的输入端与数据采集处理控制单元(5)的输出端电性连接，所述脉冲激光源(1)的输出端通过传输光纤耦合至光隔离器(2)的输入端，所述光隔离器(2)的输出端通过传输光纤耦合至光纤环形器(3)的输入端，所述光纤环形器(3)通过传输光纤与高反射衰荡腔(6)双向耦合，所述光纤环形器(3)的返回端通过传输光纤耦合至光电探测器(4)的输入端，所述光电探测器(4)的输出端与数据采集处理控制单元(5)的输入端电性连接。2.根据权利要求1所述的一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置，其特征在于，所述脉冲激光源(1)用于接收数据采集处理控制单元(5)的指令，按照一定时间间隔与延迟规则产生小脉宽窄线宽激光脉冲，并耦合至脉冲激光源(1)与光隔离器(2)之间的传输光纤中。3.根据权利要求1所述的一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置，其特征在于，所述光隔离器(2)用于隔离由光纤环形器(3)返回至脉冲激光源(1)的光信号。4.根据权利要求1所述的一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置，其特征在于，所述光电探测器(4)用于接收光纤环形器(3)输入的光信号，并输出经过光电转换和信号处理的电信号。5.根据权利要求1所述的一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置，其特征在于，所述数据采集处理控制单元(5)用于控制脉冲激光源(1)按照一定时间序列发送激光脉冲，同步或间隔一定延迟后采集光电探测器(4)回传的信号，按照本专利公布的方法对回传信号进行处理复原衰荡曲线，存储并计算衰荡时间τ0和τ，最终根据需求计算待测气体吸收系数、浓度等技术指标。6.根据权利要求1所述的一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置，其特征在于，所述高反射衰荡腔(6)的衰荡腔体的长度设置为L，内部两端放置反射率为R的高反射镜片，并保证高反射镜片与光纤耦合接口准直，能够形成有效的激光脉冲衰荡光程，且所述高反射衰荡腔(6)的表面两端分别设置有待测气体输入接口(61)和待测气体输出接口(62)。7.根据权利要求6所述的一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置，其特征在于，所述高反射衰荡腔(6)内部设置多片高反射镜片，在同一平面内形成多角度反射，减小衰荡腔体积，并增加衰荡光程。8.根据权利要求6所述的一种基于光腔衰荡光谱技术的气体检测装置，其特征在于，所述高反射衰荡腔(6)内部设置多片高反射镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：文泓桥，张江华，
申请(专利权)人：武汉东泓华芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：