擾效應(yīng)，提 高了系統(tǒng)測量的可靠性；
[0087] 3.直接吸收光譜分析方法相比于傳統(tǒng)的只利用吸收譜線中心位置處吸收深度反 演氣體濃度信息的方法，受噪聲干擾小，反演算法可靠性和精確度更高；波長調(diào)制光譜分 析方法利用多元線性回歸分析算法對未知濃度的樣品信息進行反演，與傳統(tǒng)校正方法中只 利用二次諧波信號中單個峰值大小進行校正相比，不易受各種噪聲干擾的影響，測量誤差 小；
[0088] 4.利用參考吸收池光路獲得室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器4的中心頻率 漂移信息，根據(jù)中心頻率漂移信息實時調(diào)整室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器4的偏置 電流，實現(xiàn)對激光中心波長的實時鎖定，提高檢測裝置穩(wěn)定性和測量精度。
[0089] 5.利用標(biāo)準具光路獲得室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器4的相對波長調(diào)諧 范圍，再結(jié)合HITRAN光譜數(shù)據(jù)庫中提供的分子譜線參數(shù)，實現(xiàn)對室溫連續(xù)模式中紅外量子 級聯(lián)激光器4波長調(diào)諧范圍的絕對校正，從而提高測量精度；
[0090] 6.利用指示光光路提高室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器4輸出的激光耦合 進樣品吸收池7的耦合效率，耦合效率越高，有效光程越長，光干涉噪聲就越低，從而提高 測量靈敏度和測量精度；
[0091] 因此，相比于傳統(tǒng)的基于多個近紅外激光器分時掃描的激光時分多路探測裝置， 本實用新型結(jié)構(gòu)更緊湊，有效測量周期更高；相比于單一光譜檢測裝置，本實用新型不僅 克服了直接吸收光譜技術(shù)靈敏度不足和波長調(diào)制光譜技術(shù)需要額外標(biāo)氣校正的繁瑣問題， 而且具有探測靈敏度高、測量精度高、光路調(diào)節(jié)簡便、便于維護、響應(yīng)快、系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu) 點。
[0092] 可以理解的是，以上關(guān)于本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非 受限于本實用新型實施例所描述的技術(shù)方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以 對本實用新型進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果，只要滿足使用需要，都在本實 用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測裝置，其特征在于：包括任意波 函數(shù)發(fā)生器（1)、室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器（4)、聚焦準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)（5)、第 一反射鏡（6)、樣品吸收池（7)、離軸拋物面鏡（8)、第一探測器（9)、數(shù)據(jù)采集單元（10)和 計算機（11)，所述室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器（4)具有溫度控制單元（2)和電流 控制單元（3); 所述任意波函數(shù)發(fā)生器（1)輸出只在任意半周期內(nèi)疊加調(diào)制信號的周期性信號作為 室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器（4)的電流驅(qū)動信號，所述電流驅(qū)動信號通過電流控 制單元（3)對室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器（4)的注入電流進行驅(qū)動； 所述室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器（4)作為光源發(fā)出激光信號； 所述聚焦準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)（5)對激光信號進行聚焦準直； 所述第一反射鏡（6)將聚焦準直后的激光信號耦合到樣品吸收池（7); 所述樣品吸收池（7)充有待測氣體，所述激光信號在樣品吸收池（7)內(nèi)被氣體分子吸 收后出射到離軸拋物面鏡（8); 所述離軸拋物面鏡（8)將激光信號聚集到第一探測器（9); 所述第一探測器（9)將接收到的激光信號通過數(shù)據(jù)采集單元（10)轉(zhuǎn)化為電信號并傳 輸給計算機（11); 所述計算機（11)對電信號進行分析處理得出待測氣體信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測裝置， 其特征在于：還包括指示光源（15)、第二反射鏡（16)和半反半透鏡（17)，所述半反半透鏡 (17)設(shè)在聚焦準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)（5)和第一反射鏡（6)之間，所述指示光源（15)產(chǎn)生可見 光信號，所述第二反射鏡（16)將可見光信號反射到半反半透鏡（17)，所述半反半透鏡（17) 再次將可見光信號反射并使其與經(jīng)半反半透鏡（17)透射過來的室溫連續(xù)模式中紅外量子 級聯(lián)激光器（4)發(fā)出的激光信號同軸。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測裝置，其 特征在于：還包括分束器（12)、參考吸收池（13)和第二探測器（14); 所述分束器（12)設(shè)在聚焦準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)（5)和第一反射鏡（6)之間，用于將聚焦 準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)（5)聚焦準直后的激光信號分束，一部分激光信號經(jīng)分束器（12)反射 進入?yún)⒖嘉粘兀?3)，另一部分激光信號經(jīng)分束器（12)透射到第一反射鏡（6); 所述參考吸收池（13)為單通吸收池且充有純的待測氣體，所述進入?yún)⒖嘉粘兀?3) 的激光信號被氣體分子吸收后出射到第二探測器（14); 所述第二探測器（14)將接收到的激光信號通過數(shù)據(jù)采集單元（10)轉(zhuǎn)化為電信號并傳 輸給計算機（11); 所述計算機（11)對電信號進行分析處理得出室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器 (4)的中心頻率漂移信息并將其反饋給電流控制單元（3); 所述電流控制單元（3)根據(jù)接收到的中心頻率漂移信息，進行電流補償，穩(wěn)定室溫連 續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器（4)的中心頻率。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測裝置，其 特征在于：還包括分束器（12)、標(biāo)準具和第二探測器（14); 所述分束器（12)設(shè)在聚焦準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)（5)和第一反射鏡（6)之間，用于將聚焦 準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)（5)聚焦準直后的激光信號分束，一部分激光信號經(jīng)分束器（12)反射進 入標(biāo)準具，另一部分激光信號經(jīng)分束器（12)透射到第一反射鏡（6); 所述進入標(biāo)準具的激光信號在標(biāo)準具內(nèi)產(chǎn)生干涉后出射到第二探測器（14); 所述第二探測器（14)將接收到的激光信號通過數(shù)據(jù)采集單元（10)轉(zhuǎn)化為電信號并傳 輸給計算機（11); 所述計算機（11)對接收到的電信號進行分析處理得出室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián) 激光器（4)的相對波長調(diào)諧范圍。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測裝 置，其特征在于：還包括指示光源（15)和第二反射鏡（16)，所述指示光源（15)產(chǎn)生可見光 信號，所述第二反射鏡（16)將可見光信號反射到分束器（12)，所述分束器（12)再次將可見 光信號反射并使其與經(jīng)分束器（12)透射過來的室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器（4) 發(fā)出的激光信號同軸。6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測 裝置，其特征在于：所述聚焦準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)（5)由兩個平面反射鏡和一個離軸拋物面 鏡組成，兩個反射鏡成45度放置，整體三維可調(diào)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測 裝置，其特征在于：所述樣品吸收池（7)為有效光程可調(diào)的基于兩個凹面鏡的HERRIOTT型 多次反射吸收池。8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測 裝置，其特征在于：所述任意波函數(shù)發(fā)生器（1)輸出的周期性信號為低頻周期性三角波或 鋸齒波，周期性信號只在任意半周期內(nèi)疊加的調(diào)制信號為高頻正弦波。
【專利摘要】本實用新型涉及激光光譜檢測和氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于兩種量子級聯(lián)激光光譜的多組分氣體同時檢測裝置。任意波函數(shù)發(fā)生器輸出只在任意半周期內(nèi)疊加高頻調(diào)制信號的周期性信號作為激光器的電流驅(qū)動信號，通過電流控制單元對室溫連續(xù)模式中紅外量子級聯(lián)激光器進行驅(qū)動，激光器發(fā)出激光信號，依次經(jīng)過聚焦準直三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)、第一反射鏡、樣品吸收池和離軸拋物面鏡后反射到第一探測器，第一探測器將激光信號通過數(shù)據(jù)采集單元后轉(zhuǎn)化為電信號并傳輸給計算機，計算機對電信號進行分析處理得出待測氣體信息。本實用新型同時利用兩種光譜法對氣體進行檢測，具有探測靈敏度高，測量精度高，無需外界標(biāo)氣校正，光路調(diào)節(jié)簡便，響應(yīng)快和系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu)點。
【IPC分類】G01N21/01, G01N21/3504
【公開號】CN204924934
【申請?zhí)枴緾N201520638006
【發(fā)明人】李勁松, 鄧昊, 俞本立
【申請人】安徽大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月20日