[实用新型]一种基于光学腔增强的液体测量系统

权利要求书

1.一种基于光学腔增强的液体测量系统，其特征在于：包括光源模块、光学腔模块、探测模块三个部分；光源模块是波长可切换或可调的单色光源或白光光源经过准直透镜以及滤波片后调制的光；光学腔模块是两个平凹高反镜组成的平行腔用于让光在腔内多次反射提高光程，光多次穿透待测样品，从而增强了对光的吸收与散射，测量腔外的透射或反射光信息用于基于吸收系数计算模型探测液体中微量待测物的浓度；探测模块是雪崩光电二极管或高精度的光栅光谱仪。

2.根据权利要求1所述的一种基于光学腔增强的液体测量系统，其特征在于：所述的光源模块包括：波长可切换或可调的单色光源或白光光源、准直器、带通滤波片；所述的单色光源是窄带激光光源，所述的白光光源发出的光经过准直器准直后经过带通滤波器片，然后经过反射镜进入光学腔模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于光学腔增强的液体测量系统，其特征在于：所述的光学腔模块是两个高反射率平凹镜片组成的高反腔，将待测样品放于高反腔中，光源进入高反腔后在腔内来回反射，增大光程，从而增强了对光的吸收与散射，腔外测量获得的透射或反射光信息可用于探测液体中微量待测物的浓度并获得更好的灵敏度。

4.根据权利要求1所述的一种基于光学腔增强的液体测量系统，其特征在于：所述的探测模块包括雪崩二极管和光栅光谱仪；二者的使用有一定的区分：测量样品的浓度时，当入射光是窄带光源的单色光时，只需要获取测量的强度信号，将雪崩二极管作为探测器用于获取出射光强度信息；当入射光是白光宽带光源时，将光栅光谱仪作为探测器用于获取透射的光强度信息和光谱信息用于分析。

5.根据权利要求1所述的一种基于光学腔增强的液体测量系统，其特征在于：所述的吸收系数计算模型：当光进入光腔内并在其中来回反射时，样品不仅对光有吸收反应还有散射效应，由此依据吸收系数建立模型：其中λ是入射光波长，是参考光光强、是腔外测量获得的透射光强、是高反镜的反射率，是光腔的有效长度，和分别是瑞利散射和米氏散射消光系数；

吸收系数计算公式如下：

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6.根据权利要求1所述的一种基于光学腔增强的液体测量系统，其特征在于：所述的光学腔模块中放置待测样品，由于入射光波长在高反镜的高反区间，所以光在腔内多次反射增加光程，弥补了单次直接透射的探测灵敏度不够的缺陷，大大降低了可探测样品的浓度极限并提高了探测弱信号的强度。

7.根据权利要求1所述的一种基于光学腔增强的液体测量系统，其特征在于：所述的样品在腔内经过光的多次反射后经过消色差透镜聚焦于光纤中，然后经光纤传输到探测器模块上进行测量。