本发明专利技术公开了一种痕量气体光谱探测和自由空间光通信中激光与大气相互作用的动力学特性研究领域，特别是涉及一种自动可调谐多光程系统，包括角度旋转装置、长度调节装置、支架、电机支架、步进电机、DSP控制器和一个呈圆柱体的可以保持真空度且能承受一定高压的主体，本发明专利技术根据光程的要求输入到DSP控制器，经过DSP控制器计算出凹面反射镜旋转的角度，以及旋转此角度压电晶体（PZT）所需电压，输出信号触发驱动实现角度的自动旋转，同时驱动步进电机，带动波纹管拉伸或压缩，实现反射池的距离d的水平伸长和压缩，具有高精度、高灵敏度、操作简单、自动控制功能的自动可调谐多光程系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种痕量气体光谱探测和自由空间光通信中激光与大气相互作用的动力学特性研究领域，特别是涉及一种自动可调谐多光程系统。
技术介绍
多光程池大致可分为共振型多光程池和非共振型多光程池。共振型多光程池调节比较复杂且对光源要求比较高，并且在测量中要保证光与多光程池严格共振，因而实际应用中不是很方便。最简单的非共振型多光程池可通过两平面反射镜实现，如专利申请号为201110131656. 3 一种用于吸收光谱测定的气体吸收池，通过两片平面反射镜增加吸收 光程，提高光谱测定灵敏度，然而反射次数受限于平面反射镜的尺寸，另外就是最常用利用三面凹面反射镜构成的 White 池 White, John (1942). 〃Long Optical Paths ofLarge Aperture' Journal of the Optical Society of America 32 (5) : 285 具有反射次数容易控制，通光孔径大等优点，然而稳定性上要比Herriott池 D. Herriott,H. Kogelinik, R. Kompfner. Appl. Opt, 1964, 3(4): 523 526 要差，并且 Herriott 池只有两片镜子，具有定位更加简单和受机械加工偏差影响较小的优点。然而这两种传统的多光程池同普通的两片平面反射镜构成的多光程池一样，有效光程相对较短。为了弥补这一点，专利申请号200410065013. 3可调谐多次反射光学吸收的方法及装置对传统的Herriott池做了改进，将其中一块平面反射镜均分为两片，大大提高了有效光程。然而这种结构在调节三片反射镜共轴时带来了不便，且反射镜调节的角度非常小，不易调节。为此我们提出了将其中一面凹面腔镜用平面腔镜代替，这样大大简化了共轴调节，并用压电晶体的伸缩控制角度的微小变化，大大提高了调节精度。
技术实现思路
本专利技术的一种自动可调谐多光程系统，克服了现有技术存在的不足，提供一种具有高精度、高灵敏度、操作简单、具有自动控制功能的可调谐多光程系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为 本专利技术的一种自动可调谐多光程系统，包括角度旋转装置、长度调节装置、DSP控制器和一个呈圆柱体的可以保持真空度且能承受一定高压的主体，所述主体结构为中部为直管，直管的两侧均设置有可伸缩的波纹管，两侧的所述波纹管均与所述直管之间均固定有卡环，所述波纹管的外侧均设置有端盖，所述直管、波纹管和端盖使主体呈一个密闭容器，两侧的所述端盖均向外延伸形成环状的卡接部，所述主体两侧的所述卡环与所述连接部之间均设置有三组与中心对称的固定装置。所述主体内一侧的端盖处装有平面反射镜，所述主体与所述平面反射镜对应的端盖上设光入射口和光出射口，所述主体内另一侧的端盖处装有凹面反射镜组，所述角度旋转装置安装在所述凹面反射镜组对应的端盖上且用于改变所述凹面反射镜组水平角度。两侧的所述端盖的外侧均固定连接有长度调节装置，所述长度调节装置用于拉伸或压缩端盖，以带动波纹管拉伸或压缩，从而改变主体的水平距离。所述DSP控制器用于驱动所述长度调节装置运动和自动控制所述的角度旋转装置的水平旋转角度。所述的凹面反射镜组由两个半圆共轴的凹面反射镜组成，下半部凹面反射镜固定，上半部凹面反射镜可改变其水平旋转的角度，所述下半部凹面反射镜与所述上半部凹面反射镜通过凹镜接触面固定轴连接，所述上半部凹面反射镜与端盖之间设置有弹簧。所述角度旋转装置为两个，两个所述角度旋转装置水平安装在与上半部凹面反射镜对应的所述端盖上，所述角度旋转装置为压电晶体调节器，所述压电晶体调节器包括后座、压电晶体和活动塞，所述后座内安装有向外延伸的活动塞，所述活动塞延伸至所述上半部凹面反射镜的端面，所述压电晶体设置在所述后座与所述活动塞之间用于驱动活动塞运动。 所述长度调节装置为步进电机，所述步进电机的输出轴与端盖连接。所述固定装置包括导轨和卡块，所述卡环与所述卡接部均设置有对应的通孔，所述导轨贯穿所述卡环与所述卡接部之间且两端均相外延伸，所述导轨的两端均设有卡块。所述DSP控制器包括高速DSP处理器、步进电机驱动电路和压电晶体驱动电路，所述高速DSP处理器用于控制所述步进电机驱动电路与压电晶体驱动电路，所述步进电机驱动电路用于驱动所述步进电机输出轴的前进或后退，所述压电晶体驱动电路用于改变其电压，从而改变所述压电晶体的驱动电压，使其长度伸缩或缩短，从而推动活动塞伸长或缩短。所述主体的顶部设有进口管路，所述进气管路与外部标准样品气体连通，所述主体的底部设有出口管路，所述出口管路完全密封或连接真空泵。还包括支架，所述主体固定在所述支架上，所述支架固定在光学平台上。还包括电机支架，所述步进电机固定在所述电机支架上，所述电机支架固定在光学平台上。与现有技术相比本专利技术的有益效果为 一、易于调谐本专利技术装置采用平面反射镜和凹面镜组构成光学系统，与采用两块凹面镜组成的吸收池相比，只要将装置两端镜面调节平行就可以了，免去了共轴调节麻烦。二、增加了光程长度与传统的Herriott池相比，此装置可以通过调节凹面镜的旋转角度可以使光斑在镜面上实现多周期反射，大大增加了光程长度。三、角度和长度自动调节根据光程的要求输入到DSP控制器，经过DSP控制器计算出凹面反射镜旋转的角度，以及旋转此角度压电晶体(PZT)所需电压，输出信号触发驱动实现角度的自动旋转，同时驱动步进电机，带动波纹管拉伸或压缩，实现反射池的距离d的水平伸长和压缩。附图说明图I是本专利技术中一种可调谐多光程装置结构示意图。图2是本专利技术中一种可调谐多光程装置的侧视结构示意图。图3是本专利技术中角度调节装置的结构示意图。图4是本专利技术中压电晶体调节器结构示意图。图5是本专利技术中具有三镜光学结构的多次反射装置光路结构示意图。图6是本专利技术中的焦距为2L0的两块焦距相同的共轴Herriott型反射示意图。图7为本专利技术中的平面反射镜镜面上的反射光斑分布结构示意图。图8是本专利技术中多光程装置控制原理结构示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图I一图8所示，本专利技术的一种自动可调谐多光程系统，包括角度旋转装置25、 支架2、电机支架16、DSP控制器和一个呈圆柱体的可以保持真空度且能承受一定高压的主体1，主体I固定在支架2上，支架2固定在光学平台3上，主体I的顶部设有进口管路4，进气管路4与外部标准样品气体连通，在进口管路4上设置有控制阀门，主体I的底部设有出口管路5，出口管路5完全密封或连接真空泵，在出口管路5上设置有调节阀门。主体I结构为中部为直管6，直管6的一侧设置有可伸缩的左波纹管7，直管6的另一侧设置有可伸缩的右波纹管8，左波纹管7和右波纹管8为201不锈钢金属波纹管，具有高温、高压、耐腐蚀的特性，左波纹管7和右波纹管8均与直管6之间均固定有卡环9，左波纹管7的外侧设置有左端盖10，右波纹管8的外侧设置有右端盖11，直管6、左波纹管7、右波纹管8、左端盖10和右端盖11使主体I呈一个密闭容器，主体I是一个可以保持真空度且能承受一定高压的密闭容器，左端盖10和右端盖11均向外延伸形成环状的卡接部12，主体I本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动可调谐多光程系统，其特征在于：包括角度旋转装置、长度调节装置、DSP控制器和一个呈圆柱体的可以保持真空度且能承受一定高压的主体，所述主体结构为：中部为直管，直管的两侧均设置有可伸缩的波纹管，两侧的所述波纹管均与所述直管之间均固定有卡环，所述波纹管的外侧均设置有端盖，所述直管、波纹管和端盖使主体呈一个密闭容器，两侧的所述端盖均向外延伸形成环状的卡接部，所述主体两侧的所述卡环与所述连接部之间均设置有三组与中心对称的固定装置；所述主体内一侧的端盖处装有平面反射镜，所述主体与所述平面反射镜对应的端盖上设光入射口和光出射口，所述主体内另一侧的端盖处装有凹面反射镜组，所述角度旋转装置安装在所述凹面反射镜组对应的端盖上且用于改变所述凹面反射镜组水平角度；两侧的所述端盖的外侧均固定连接有长度调节装置，所述长度调节装置用于拉伸或压缩端盖，以带动波纹管拉伸或压缩，从而改变主体的水平距离；所述DSP控制器用于驱动所述长度调节装置运动和自动控制所述的角度旋转装置的水平旋转角度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏计林，李传亮，邱选兵，李晋红，李坤，吕艳，杨牧，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：
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