[发明专利]基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置，包括依次连接的温度电流控制器(3)、激光器、光纤、内置待测气体的光学谐振腔(10)、光电传感器(12)和数据采集器(13)，其特征在于：

所述激光器为输出不同波长的第一激光器(4)和第二激光器(5)；

所述光纤为连接第一激光器(4)的第一光纤(6)和连接第二激光器(5)的第二光纤(7)；

所述数据采集器(13)和温度电流控制器(3)间依次连接有电脑(1)和任意函数发生器(2)，以由电脑(1)发出两组相同频率、波形和相位差为180°的锯齿波信号，来由任意函数发生器(2)将其转换为电信号后送往温度电流控制器(3)，用于控制第一激光器(4)和第二激光器(5)交替输出激光信号。

2.根据权利要求1所述的基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置，其特征是第一激光器(4)和第二激光器(5)均为分布反馈式半导体激光器。

3.根据权利要求1所述的基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置，其特征是第一光纤(6)、第二光纤(7)与光学谐振腔(10)间分别置有可调焦距均为7.5mm的第一可调节聚焦透镜组(8)、第二可调节聚焦透镜组(9)。

4.根据权利要求1所述的基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置，其特征是光学谐振腔(10)为光轴均偏离第一光纤(6)和第二光纤(7)输出光轴的管状，其管侧分别置有进气口和出气口，管两端面分别置有前高反镜(101)和后高反镜(102)，其中，管状光学谐振腔(10)的管长为28cm、管内径为2cm，进气口和出气口的直径均为1cm，前高反镜(101)和后高反镜(102)的反射率均≥99.99％。

5.根据权利要求1所述的基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置，其特征是光学谐振腔(10)与光电传感器(12)间置有固定焦距为25mm的聚焦透镜(11)。

6.根据权利要求1所述的基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置，其特征是光电传感器(12)为铟镓砷光电传感器。

7.根据权利要求1所述的基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置，其特征是数据采集器(13)为带有A/D和D/A变换的单片机。

8.根据权利要求1所述的基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量装置，其特征是任意函数发生器(2)为自带编程功能和模拟输出功能的信号输出器。

9.一种基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量方法，包括采集光电传感器的信号和对其进行处理，其特征在于：

对激光器输出的调制为，

生成锯齿波信号a，并以锯齿波信号a的中值为分界点，将初始值至中值段设为无出光段、中值至末尾值段设为扫描段；

保持上述锯齿波信号a的频率、波形不变，通过改变其180度相位生成锯齿波信号b，使锯齿波信号b的扫描段位于锯齿波信号a的无出光段、无出光段位于锯齿波信号a的扫描段；

将锯齿波信号a和锯齿波信号b转换为电压信号，使无出光段输出的电压为0伏、扫描段输出的电压为检测吸收光谱所需的扫描电压；

将扫描电压转换为交替驱动第一激光器和第二激光器的扫描电流。

10.根据权利要求9所述的基于离轴积分腔系统的双光路气体浓度测量方法，其特征是锯齿波信号a和锯齿波信号b的频率为160Hz。