[发明专利]一种负压状态下痕量气体检测装置及其检测方法

说明书

本发明公开了一种负压状态下痕量气体检测装置及其检测方法，包括激光控制中心、光开关、激光校准中心、中央数据处理及控制中心和光衰荡腔，所述激光控制中心与光开关之间并联可调谐激光器A和可调谐激光器B，所述光开关与光衰荡腔之间连接有光分束器、光隔离器和光线准直器，所述光衰荡腔内部设置有高反镜A和高反镜B，所述光衰荡腔上端两侧分别连通有压力控制中心和真空泵，所述压力控制中心连接有贮气罐，所述真空泵连通有反应塔。本发明检测方法基于负压状态，利用双激光测同一种待测气体，可测得浓度可相互校验，具有准确性高、误差小、灵敏度高、响应速度快稳定性强等优点，检测时利用激光信号分束可进行波长自校准，实用性强。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，具体为一种负压状态下痕量气体检测装置及其检测方法。

背景技术

光腔衰荡光谱法是一种超高灵敏度的光学检测技术，其在高纯气体中杂质气体的在线监测着广泛的应用，吸收光谱是用来确定物质中的特定成分，并在许多情况下，对其进行量化的分析工具。一束具有连续输出的光通过一种物质，当光辐射能量刚好满足分子振动能级跃迁所需的能量时，光束中的某些成分便会有所减弱，测量经过物质吸收的光束，吸收强度随频率或波长变化，产生吸收光谱。分子吸收谱线具有高度的特异性，可以用来识别任何能够使光通过的介质中的分子含量。

分子特征吸收谱线也依赖于气体的物理条件，如测试环境的温度和压力，通常且况下高纯气体中含有许多不同种类的杂质气体分子，虽然分子吸收谱线具有高度的特异性，但背景气体以及不同杂质分子的部分特征吸收谱线有时会发生交叉或者重叠，该情况下会干扰光腔衰荡光谱法监测高纯气体中杂质气体含量的准确性。在温度一定的条件下，通过控制气体测试的环境压力，一般控制在负压状态，可以有效地降低或者排除这一干扰，从而提高光腔衰荡光谱法测试的准确性，目前的高纯气体中杂质气体检测方法不仅不能自行校准精度差，而且存在灵敏度低、响应速度慢、稳定性差、不能在线检测等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负压状态下痕量气体检测装置及其检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种负压状态下痕量气体检测装置及其检测方法，包括激光控制中心、光开关、激光校准中心、中央数据处理及控制中心和光衰荡腔，所述检测装置由激光控制中心、光开关、激光校准中心、中央数据处理及控制中心和光衰荡腔构成，所述激光控制中心与光开关之间并联可调谐激光器A和可调谐激光器B，所述光开关与光衰荡腔之间连接有光分束器、光隔离器和光线准直器；

所述光衰荡腔内部设置有高反镜A和高反镜B，所述光衰荡腔上端两侧分别连通有压力控制中心和真空泵，所述压力控制中心连接有贮气罐，所述真空泵连通有反应塔，所述光衰荡腔连接有光电探测器。

优选的，所述中央数据处理及控制中心分别与激光控制中心、光分束器、光电探测器、压力控制中心和真空泵相连接；

所述中央数据处理及控制中心与光分束器连接线路之间设置有激光校准中心。

优选的，所述可调谐激光器A与可调谐激光器B与光开关、光开关与光分束器、光分束器与光隔离器、光隔离器和光线准直器之间连接均采用保偏光纤。

优选的，所述高反镜A与高反镜B呈对称分布，且高反镜A与高反镜B反射方向相反。

优选的，所述光线准直器由光纤和准直透镜组成，所述准直透镜可为C-lens透镜、自聚焦透镜或球透镜系统，所述透镜系统主要有棱镜、正透镜和负透镜组成。

优选的，所述检测步骤如下：

S1：向光衰荡腔内通入待测气体；

S2：通过压力控制中心与真空泵，控制光衰荡腔内部处于负压状态；

S3：激光控制中心控制可调谐激光器A和可调谐激光器B发出的激光信号波长λ1、λ2，波长λ1、λ2为待测气体不同特征吸收峰所对应波长；