[发明专利]一种测量气体浓度的螺旋型多光程装置

权利要求书

1.一种测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，包括激光光源模块、螺旋型多光程池和输出信号检测模块，其中，

所述螺旋型多光程池包括凹面螺旋光学腔，入射窗口和出射窗口，所述凹面螺旋光学腔由曲率半径为r的曲线沿径向半径R做螺旋旋转而成；

所述激光光源模块射出的激光通过所述入射窗口入射到所述凹面螺旋光学腔，经过螺旋式的来回循环反射，由所述出射窗口出射，经所述输出信号检测模块进行检测。

2.根据权利要求1所述的测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，所述凹面螺旋光学腔满足条件0≤R≤r。

3.根据权利要求1所述的测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，所述螺旋型多光程池还包括密封外盖，

所述密封外盖位于所述凹面螺旋光学腔的上下表面，所述密封外盖上设有进气口和出气口，所述出气口用于注入待测气体，所述进气口用于对螺旋型多光程池进行抽真空。

4.根据权利要求1所述的测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，所述激光光源模块包括激光温度和电流控制器，激光器，所述激光温度电流控制器用于激光器的温度和电流调节和控制，从而达到波长的调谐。

5.根据权利要求4所述的测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，所述输出信号检测模块包括光电探测器、锁相放大器、和A/D转换电路，所述光电探测器用于探测从所述输出窗口输出的光束，并将探测得到光信号转化为电信号，所述锁相放大器对所述电信号进行放大和滤波以及解调成为模拟信号，所述A/D转换电路用于将解调出的模拟信号转化为数字信号。

6.根据权利要求4所述的测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，所述测量气体浓度的螺旋型多光程装置还包括高频调制电路和MCU，

所述高频调制电路用于为所述激光器输入高频率正弦波信号，以及为所述锁相放大器输入高频率正弦波参考信号，所述锁相放大器通过所述高频率正弦波参考信号为所述电信号进行解调；

所述MCU用于控制激光温度和电流并输出低频三角波，以及对所述A/D转换电路的输出数字信号进行采集与处理。

7.根据权利要求3所述的测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，所述螺旋型多光程池还包括入射窗口密封阀和出射窗口密封阀，

所述入射窗口密封阀包括入射窗底盘、第一平面镜和入射窗顶盘，所述入射窗底盘有0-15°的倾斜度，所述入射窗底盘密封安装在所述入射窗口上，所述第一平面镜通过所述入射窗顶盘密封安装在所述入射窗底盘上；

所述出射窗口密封阀包括出射窗底盘、第二平面镜和出射窗顶盘，所述出射窗底盘有0-15°的倾斜度，所述出射窗底盘密封安装在所述出射窗口上，所述第二平面镜通过所述出射窗顶盘密封安装在所述出射窗底盘上。

8.根据权利要求3所述的测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，所述螺旋型多光程池还包括第一密封内盖和第二密封内盖，所述第一密封内盖用于密封所述进气口，所述第二密封内盖用于密封所述出气口。

9.根据权利要求1所述的测量气体浓度的螺旋型多光程装置，其特征在于，还包括薄透镜，所述薄透镜位于所述入射窗口前，用于将所述激光光源模块射出的激光会聚到所述凹面螺旋光学腔的中心轴附近。