[发明专利]基于短腔腔增强关联光谱技术测量气体浓度的装置及采用该装置测量气体浓度的方法

权利要求书

1.基于短腔腔增强关联光谱技术测量气体浓度的装置，其特征在于，该装置包括多模激光器（1）、分光镜（2）、光隔离器（3）、一号反光镜（4）、二号反光镜（5）、三号反光镜（6）、前置光阑（7）、后置光阑（8）、高反射腔样品池（9）、样品光路探测器（10）、参考光路探测器（11）、参考光路参考池（12）、数据采集处理器（13）和信号调制器（14）；

信号调制器（14）发射温度调制信号至多模激光器（1）的温度接收端，同时信号调制器（14）发射电流调制信号至多模激光器（1）的电流接收端，多模激光器（1）发射一束光束至分光镜（2），分光镜（2）将所述光束分为两束，经该分光镜（2）反射的光为参考光，经该分光镜（2）透射的光为样品光，所述参考光经入射至三号反光镜（6），经该三号分光镜（6）反射后的光束发送至参考光路参考池（12）的光输入端，经该参考光路参考池（12）输出的参考光束入射至参考光路探测器（11）的光信号输入端；参考光路探测器（11）的电信号输出端连接至数据采集处理器（13）的参考光信号输入端；

样品光入射至光隔离器（3），经该光隔离器（3）输出至一号反光镜（4），经该一号反光镜（4）反射后发送至二号反光镜（5），经二号反光镜（5）反射后的反射光依次穿过前置光阑（7）和后置光阑（8）的中央缝隙后，入射至高反射腔样品池（9），该高反射腔样品池（9）输出的光束入射至样品光路探测器（10）的光输入端，该样品光路探测器（10）的电信号输出端连接至数据采集处理器（13）的样品光信号输入端。

2.根据权利要求1所述的基于短腔腔增强关联光谱技术测量气体浓度的装置，其特征在于，高反射腔样品池（9）的两端分别设置有一个高反镜，两个高反镜之间的距离为0cm～10cm之间可调；两个高反镜的反射率在0.99与1之间，且所述两个高反镜的反射率相同，两个高反镜的曲率半径范围为10cm～50cm，且两个高反镜的曲率半径相同。

3.根据权利要求1所述的基于短腔腔增强关联光谱技术测量气体浓度的装置，其特征在于，

前置光阑（7）的直径小于3mm，后置光阑（8）的直径小于3mm，且所述前置光阑（7）的直径与所述后置光阑（8）的直径相等。

4.采用权利要求1所述的基于短腔腔增强关联光谱技术测量气体浓度的装置测量气体浓度的方法，其特征在于，

采用基于短腔腔增强关联光谱技术测量气体浓度的装置测量气体浓度的方法包括以下步骤：

步骤一、将浓度为N_r的参考气体充入参考光路参考池（12）中，将浓度为N_s的待测气体充入高反射腔样品池（9）中；

步骤二、信号调制器（14）发送温度调制信号至多模激光器（1）的温度接收端，信号调制器（14）同时发射电流调制信号至多模激光器（1）的电流接收端，多模激光器（1）根据温度调制信号对多模激光器进行温度调制，多模激光器（1）根据电流调制信号对多模激光器的激光光束进行电流调制，然后多模激光器（1）发射一束光束；

步骤三、参考光路探测器（11）接收穿过参考光路参考池（12）的参考光，样品光路探测器（10）接收穿过高反射腔样品池（9）的样品光；

步骤四、参考光路探测器（11）将接收到的参考光转化为参考光电信号并发送至数据采集处理器（13）的参考信号输入端，样品光路探测器（10）将接收到的样品光转化为样品光电信号并发送至数据采集处理器（13）的样品信号输入端；数据采集处理器（13）对参考光电信号和样品光信号进行采集及分析，从而获得待测气体浓度。

5.根据权利要求4所述的采用基于短腔腔增强关联光谱技术测量气体浓度的装置测量气体浓度的方法，其特征在于，

步骤二中所述的多模激光器（1）根据电流调制信号对多模激光器的激光光束进行电流调制，该电流调制分为两个环节，第一步在多模激光器的激光光束上叠加低频锯齿波；第二步在完成叠加低频锯齿波的激光光束上叠加高频的正弦波，多模激光器经过电流调制后，使多模激光器的电流维持在I_th(1+10%)～I_max(1-10%)之间，其中I_th为多模激光器的工作阈值电流，I_max为多模激光器的工作最大电流。