[发明专利]一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪

权利要求书

1.一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪，其特征在于：包括激光器及激光控制器、光隔离器、气体样品室、光探测器以及电流调制器件，所述气体样品室主要由三部分组成：钢制管状腔、反射镜夹具和反射镜。

2.根据权利要求1所述的一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪，其特征在于所述钢制管状腔长500mm、内径35mm，配有三个进出气口；管状腔表面镀有一层石英；所述气体样品室两端各有一个反射镜夹具与管状腔的端口相连接，所述反射镜夹具装备三个调整螺杆，微调反射镜的角度；所述反射镜为一对高反射率反射镜，分别装配在所述反射镜夹具里，构成一个稳定的谐振腔，高反射镜两面分别采用球状垫片和波纹垫片夹持镀膜高反镜，在球状垫片上再加一层环状垫片用于腔体密封，同时腔体最外侧加载一块带有光学窗口的不锈钢块密封，并采用M6螺柱锁紧；所述反射镜的反射面直接与气体样品接触，与钢管共同构成了一个密封性良好的气体样品室。

3.根据权利要求1所述的一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪，其特征在于所述电流调制器件包括函数信号发生器、数字延迟/脉冲信号发生器、示波器以及计算机；所述函数信号发生器输出的三角波被作为外部调制信号输入到激光控制器中；激光控制器与激光器通过半导体激光二极管固定夹具卡接，所述激光器采用半导体分布反馈式激光二极管，为14针蝶形封装；通过接口类型为FC/APC的单模光纤尾纤输出。

4.根据权利要求3所述的一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪，其特征在于所述数字延迟/脉冲信号发生器监测光探测器信号强度，并发出脉冲信号，所述脉冲信号与所述函数信号发生器的信号通过一个合路器合成一路信号后输入到所述激光控制器中。

5.根据权利要求4所述的一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪，其特征在于薄膜压力传感器安装在钢制管状腔的一个出气口处，其测量范围为0.5-1000Torr。

6.一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪的调制方法，其特征在于采用如权利要求3-5任一项所述的一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪的电流调制器件调制激光器的波长，所述激光器既可以始终输出单波长，也可以通过控制其工作温度使其输出波长不断改变，以实现激光与谐振腔腔模耦合，其中，波长扫描模式控制流程如下：

步骤一，设定激光控制器的电流参数，数字延时/脉冲信号发生器触发阈值和脉冲输出参数，函数信号发生器的三角波调制信号参数，以及设定激光控制器初始温度参数；

步骤二，将合成后的激光器电流控制信号和温度控制信号输入至激光二极管夹具，此时激光器输出激光；

步骤三，使用光电探测器实时探测谐振腔的输出光强，并将探测器信号分为两路，分别输入至数字延时/脉冲信号发生器和示波器；

步骤四，数字延时/脉冲信号发生器对来自探测器的信号进行实时监测，当其强度达到预设触发阈值时，数字延时/脉冲信号发生器将同时输出两路触发信号，其中一路作为使能信号用于关断激光输出，另一路信号用于触发示波器；

步骤五，被触发后的示波器对腔衰荡信号进行采集，直至采集到n个腔衰荡事件过程；

步骤六，示波器采集完成后，将重新设定激光控制器的温度参数，重复二－五步，直至完成温度扫描。

7.根据权利要求6所述的一种实时在线监测脂肪燃烧的便携式丙酮呼吸分析仪的调制方法，其特征在于所述的计算机为目前通用的微型计算机或视频工作站，用于进行数据处理；光电倍增管探测到每一个衰荡波形送至模数转换器，数字化为1000个数据点并输入到计算机；然后用一个简单的指数衰减函数对数据点进行拟合，得到信号衰减时间，具体步骤如下：

首先，选取一定长度的腔衰荡信号时间窗口，通常从腔衰荡信号强度最强的时间点开始选取，时间窗口的宽度不同也会影响到拟合结果；

其次，对该时间窗口内的数据进行自然对数（ln）运算，此时信号数据与横坐标时间轴的函数关系由指数函数变为线性函数；

最后，对上一步获得的数据进行线性拟合，所得拟合斜率的倒数即为腔衰荡时间。