本发明专利技术提供了一种气体检测装置及方法，应用于气体检测技术领域，该气体检测装置包括激光发射单元、衰荡单元和激光接收单元；所述激光发射单元用于将激光发射到所述衰荡单元，所述衰荡单元用于将激光进行衰荡，所述激光接收单元用于接收来自所述衰荡单元发出的激光；所述衰荡单元包括壳体以及与所述壳体固定的第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜和第五腔镜，激光依次沿所述第一腔镜、所述第二腔镜、所述第三腔镜、所述第四腔镜和所述第五腔镜的顺序进行传输，所述第一腔镜与入射到所述第一腔镜的激光所在的直线存在夹角。本发明专利技术提供了一种气体检测装置及方法，能够避免气体检测过程中产生光反馈现象。中产生光反馈现象。中产生光反馈现象。
【技术实现步骤摘要】
一种气体检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及气体检测
，特别涉及一种气体检测装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]腔衰荡技术具有高灵敏度、高精度和高光谱分辨率的特点，利用该技术可以检测到微量气体的含量。
[0003]相关技术中，基于腔衰荡技术的气体检测装置包括激光器和呈直线型的衰荡腔，激光器发出的激光经过衰荡腔后，其光强会减弱。然而，该衰荡腔中腔镜的镜面法线与光路重合，这样会导致激光进入衰荡腔后，部分激光会通过腔镜反射回到激光器中(即产生光反馈现象)，从而会损害激光器，并影响气体检测的准确性。
[0004]因此，急需一种气体检测装置及方法来解决上述问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术实施例提供了一种气体检测装置及方法，能够避免气体检测过程中产生光反馈现象。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种气体检测装置，包括激光发射单元、衰荡单元和激光接收单元；
[0007]所述激光发射单元用于将激光发射到所述衰荡单元，所述衰荡单元用于将激光进行衰荡，所述激光接收单元用于接收来自所述衰荡单元发出的激光；
[0008]所述衰荡单元包括壳体以及与所述壳体固定的第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜和第五腔镜，激光依次沿所述第一腔镜、所述第二腔镜、所述第三腔镜、所述第四腔镜和所述第五腔镜的顺序进行传输，所述第一腔镜与入射到所述第一腔镜的激光所在的直线存在夹角。
[0009]优选地，所述第一腔镜、所述第二腔镜、所述第三腔镜、所述第四腔镜和所述第五腔镜形成正五边形结构，激光在所述第一腔镜、所述第二腔镜、所述第三腔镜、所述第四腔镜和所述第五腔镜中的反射光路形成正五角星的形状。
[0010]优选地，所述第一腔镜、所述第二腔镜、所述第三腔镜、所述第四腔镜和所述第五腔镜中的一个或两个腔镜朝向所述壳体中心的一面为平面，其他腔镜为凹面。
[0011]优选地，所述第一腔镜、所述第二腔镜、所述第三腔镜、所述第四腔镜和所述第五腔镜朝向所述壳体中心的一面为凹面。
[0012]优选地，所述第一腔镜、所述第二腔镜、所述第三腔镜、所述第四腔镜和所述第五腔镜朝向所述壳体的中心的面镀有高反膜，所述第一腔镜的入射面和所述第二腔镜的出射面均镀有高透膜。
[0013]优选地，所述壳体的侧壁设置有安装孔，所述第三腔镜、所述第四腔镜和所述第五腔镜中的至少一个固定于所述安装孔，与所述安装孔固定的腔镜的外表面镀有可见光高透膜。
[0014]优选地，所述激光发射单元包括激光调控子单元、准直镜、模式匹配腔镜；
[0015]所述激光调控子单元包括激光器、固定于所述激光器底部的热沉金属板、与所述激光器连接的信号控制板，所述信号控制板用于控制所述激光器输出的激光的波长；
[0016]所述准直镜为面型是抛物面的反射镜，所述反射面镀有金属膜；
[0017]所述模式匹配腔镜包括至少一个由K9玻璃制成凸面镜，所述凸面镜的表面镀有增透膜。
[0018]优选地，所述激光接收单元包括聚焦镜、光电探测器、数据采集板；
[0019]所述光电探测器将光信号转为电信号并将所述电信号输入所述数据采集板；
[0020]所述聚焦镜为面型是抛物面的反射镜，所述反射面镀有金属膜；
[0021]所述光电探测器包括靶面，所述靶面采用InGaAs材料制得；
[0022]所述聚焦镜使所述衰荡腔单元输出的光路聚焦到所述靶面上。
[0023]优选地，所述气体检测装置还包括电源适配器、电源接口、显控器、数据传输口和气体泵；
[0024]所述衰荡腔单元包括进气口和出气口；
[0025]所述电源适配器通过所述电源接口与所述气体检测装置连接；
[0026]所述显控器通过所述数据传输口与所述气体检测装置连接，所述显控器用于控制指令发送和数据接收；
[0027]所述气体泵通过所述进气口与所述气体检测装置连接。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种气体检测的方法，采用上述第一方面任一所述的气体检测装置进行检测，所述气体检测装置包括激光器、光电探测器和信号控制板；
[0029]所述使用方法包括如下步骤：
[0030]通入零气至所述气体检测装置，开启所述激光器，当所述光电探测器接收到的光强达到所述信号控制板设定的触发阈值时，所述激光器关闭；
[0031]光在衰荡腔中衰减，直到光强衰减至所述触发阈值的1/e时，记录第一衰荡时间；
[0032]通入待测气体至所述气体检测装置，开启所述激光器，当所述光电探测器接收到的光强达到所述信号控制板设定的所述触发阈值时，所述激光器关闭；
[0033]光在衰荡腔中衰减，直到光强衰减至所述触发阈值的1/e时，记录第二衰荡时间；
[0034]根据所述第一衰荡时间和所述第二衰荡时间，计算所述待测气体的浓度。
[0035]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0036]在本专利技术中，第一腔镜与入射到第一腔镜的激光所在的直线存在夹角，如此设置，使第五腔镜反射的光透过第一腔镜后不与激光发射单元发出的激光重合，从而避免了光反馈现象，进而减小了检测误差。
[0037]在本专利技术中，衰荡单元包括五个腔镜，激光射入衰荡腔后，激光依次沿第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜、第四腔镜和第五腔镜的顺序进行循环传输，光路在衰荡腔中循环传输时，会形成五条直线光路，五条直线光路的长度的和为待测气体的吸收光程，吸收光程越长，气体检测装置的检测能力越强。由五个腔镜构成的衰荡腔会产生五条直线光路，相较于具有相同壳体尺寸的三腔镜衰荡腔和四腔镜衰荡腔，五个腔镜拥有更长的吸收光程，进而拥有更强的气体检测能力。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1是本专利技术实施例提供的一种气体检测装置的侧视图；
[0040]图2是本专利技术实施例提供的一种气体检测装置的俯视图；
[0041]图3是本专利技术实施例提供的一种气体检测装置通入零气时电流变化的示意图；
[0042]图4是本专利技术实施例提供的一种气体检测装置通入零气时光强变化的示意图；
[0043]图5是本专利技术实施例提供的一种气体检测装置通入待测气体时电流变化的示意图；
[0044]图6是本专利技术实施例提供的一种气体检测装置通入待测气体时光强变化的示意图。
[0045]图中：
[0046]1、激光发射单元；
[0047]11、激光调控子单元；
[0048]111、激光器；112、热沉金属板；113、信号控制板；
[0049]12、准直镜；
[0050]13、模式匹配腔镜；
[0051]2、衰荡单元；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气体检测装置，其特征在于，包括激光发射单元(1)、衰荡单元(2)和激光接收单元(3)；所述激光发射单元(1)用于将激光发射到所述衰荡单元(2)，所述衰荡单元(2)用于将激光进行衰荡，所述激光接收单元(3)用于接收来自所述衰荡单元(2)发出的激光；所述衰荡单元(2)包括壳体(21)以及与所述壳体(21)固定的第一腔镜(22)、第二腔镜(23)、第三腔镜(24)、第四腔镜(25)和第五腔镜(26)，激光依次沿所述第一腔镜(22)、所述第二腔镜(23)、所述第三腔镜(24)、所述第四腔镜(25)和所述第五腔镜(26)的顺序进行传输，所述第一腔镜(22)与入射到所述第一腔镜(22)的激光所在的直线存在夹角。2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一腔镜(22)、所述第二腔镜(23)、所述第三腔镜(24)、所述第四腔镜(25)和所述第五腔镜(26)形成正五边形结构，激光在所述第一腔镜(22)、所述第二腔镜(23)、所述第三腔镜(24)、所述第四腔镜(25)和所述第五腔镜(26)中的反射光路形成正五角星的形状。3.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一腔镜(22)、所述第二腔镜(23)、所述第三腔镜(24)、所述第四腔镜(25)和所述第五腔镜(26)中的一个或两个腔镜朝向所述壳体(21)中心的一面为平面，其他腔镜为凹面。4.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一腔镜(22)、所述第二腔镜(23)、所述第三腔镜(24)、所述第四腔镜(25)和所述第五腔镜(26)朝向所述壳体(21)中心的一面为凹面。5.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述第一腔镜(22)、所述第二腔镜(23)、所述第三腔镜(24)、所述第四腔镜(25)和所述第五腔镜(26)朝向所述壳体(21)的中心的面镀有高反膜，所述第一腔镜(22)的入射面和所述第二腔镜(23)的出射面均镀有高透膜。6.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述壳体(21)的侧壁设置有安装孔，所述第三腔镜(24)、所述第四腔镜(25)和所述第五腔镜(26)中的至少一个固定于所述安装孔，与所述安装孔固定的腔镜的外表面镀有可见光高透膜。7.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述激光发射单元(1)包括激光调控子单元(11)、准直镜(12)、模式匹配腔镜(13)...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金舵，徐文斌，杨敏，孙宪中，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：
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