[发明专利]一种基于光场重构器件的室内空气质量监测系统及方法

说明书

一种基于光场重构器件的室内空气质量监测系统及方法，包括特定波长的激光源、光面积倍增器、气体检测室、汇聚透镜、后端探测器以及前端探测器。光面积倍增器包括主体光学玻璃，主体光学玻璃的光束入射面设置入射光栅，光线出射面设置有使得光束的一部分可以从光线出射面出射、光束的另一部分反射回光面积倍增器内的微光学薄膜。所述光面积倍增器的光束入射面内侧面为全反射面，所述光束入射面上的入射光栅上下两侧分别设有出射窗孔。与现有技术相比，本发明通过增加红外光与气体作用的截面积以减小红外光与气体的作用长度，以此来减小气体检测室的设计长度。将系统的价格大幅降低。同时光路非常简单，且检测室的开放性可大幅提高。

技术领域

本发明涉及室内环境监测技术领域，特别涉及一种基于光场重构器件的室内空气质量监测系统及方法。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，人们对室内环境的要求也越来越高，这其中一个重要的指标就是公共室内空间的二氧化碳含量。室内二氧化碳超标是超过了甲醛和PM2.5的最重要污染因素，这在公共办公空间内尤为明显。当二氧化碳含量超标时将会引起血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，甚至引起酸中毒。良好的室内空间要求二氧化碳的含量在400ppm到800ppm之间；当二氧化碳含量超过800ppm后就会引起人们感到疲劳，效率降低；当二氧化碳含量超过1200ppm之后人们会感到气喘，头痛；当二氧化碳含量超过2000ppm后人们的思考能力会明显下降，空气属于严重污染范围；在极端环境中如果二氧化碳含量超过5000ppm，则会出现知觉丧失的严重情况。

当前国内外市场的二氧化碳的监测仪主要使用的技术是非分散红外方法，通过测量红外光(通常波长为4.2微米)在二氧化碳中的吸收而推算二氧化碳的含量。为了确保红外光与二氧化碳气体的充分作用仪器需要特别设计的弯曲波导以使红外光在波导中多次反射后准确到达探测器。这对光学器件的设计和材料的选择提出了很高的要求，使得二氧化碳监测仪的价格一直处于较高水平，无法在市场得到有效推广。

发明内容

针对现有技术存在以上缺陷，本发明提供一种基于光场重构器件的室内空气质量监测系统及方法如下：

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于光场重构器件的室内空气质量监测系统，包括：

一特定波长的激光源，所述特定波长的激光源发射出的光线频段为室内空气中目标成分所能吸收的频段；

光面积倍增器，所述光面积倍增器包括折射率选定的主体光学玻璃，主体光学玻璃的光束入射面设置可使光束发生偏折的入射光栅，光线出射面设置有使得光束部分可以从光线出射面出射、光束的另一部分反射回光面积倍增器内的微光学薄膜，所述光面积倍增器的光束入射面内侧面为全反射面，所述光束入射面上的入射光栅上下两侧分别设有出射孔；

一气体检测室，所述气体检测室包括入射窗口与出射窗口；

一汇聚透镜，所述汇聚透镜与出射窗口对应设置，所述汇聚透镜用于将通过气体检测室后出射的光束汇聚成一束光；

一后端探测器，汇聚后的光线进入后端探测器进行光电转换；

前端探测器，所述前端探测器与任一出射孔对应设置，用于探测从光束入射面射出的剩余光束。

优选地，所述气体检测室为开放式，所述气体检测室外设有促进空气流动的机械设备或热对流设备。

优选地，所述光面积倍增器采用光场重构器件，所述光场重构器件通过LSI工艺制作。

优选地，所述特定波长的激光源发出的光束波长为4200纳米

本发明提供的一种基于光场重构器件的室内空气质量监测方法，包括以下步骤；

S1、特定波长的激光源发出设定波长的光束；