[发明专利]一种布放式气体检测装置及其工作方法

说明书

本发明提供一种布放式气体检测装置，包括装置主体单元、装置外延单元、以及用于连接装置主体单元和装置外延单元的光纤，所述装置主体单元包括激光控制器、激光器、至少三个光纤转接器、光纤隔离器、光电探测器和数据采集系统，所述装置外延单元包括依次设置的光纤整形器、衰荡腔和光纤收集器。本发明采用光纤器件，具体包括布放光纤、光纤隔离器、光纤整形器、光纤收集器、光纤转接器，连接微/小型衰荡腔，可以在距离装置主体较远的位置对气体浓度进行精确测量。

技术领域

本发明涉及一种气体检测装置，具体涉及一种布放式气体检测装置及其工作方法。

背景技术

在城市环境监测、油气化工安全领域，痕量气体检测十分重要。腔衰荡光谱技术是一种具有高灵敏度、高精度的吸收光谱技术，利用具有高精细度的光学谐振腔，可以大幅提高测量光程，非常适合痕量气体测量。但是目前基于该技术的气体检测装置采用空间光束耦合的方式，使得整个装置只能在操作人员附近进行气体浓度测量，若使用较长的进气管进行气体样品采集，则会增长进样采集时间，降低测量效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种布放式气体检测装置及其工作方法，解决以往基于腔衰荡光谱技术的气体检测装置无法进行远程测量，只能在装置附近测量的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种布放式气体检测装置，包括装置主体单元、装置外延单元、以及用于连接装置主体单元和装置外延单元的光纤，所述装置主体单元包括激光控制器、激光器、至少三个光纤转接器、光纤隔离器、光电探测器和数据采集系统，所述装置外延单元包括依次设置的光纤整形器、衰荡腔和光纤收集器；

其中一根光纤的一端依次串接有激光器、第一光纤转接器、光纤隔离器和第二光纤转接器，另一端与光纤整形器的端部相连，所述激光控制器与激光器控制连接；

另一根光纤的一端依次串接有光电探测器和第三光纤转接器，另一端与光纤收集器的端部相连，所述数据采集系统与光电探测器数据传输连接。

其中，所述激光器采用可调谐量子级联激光器。

优选的，所述光电探测器采用锑化铟探测器。

其中，所述衰荡腔由第一腔镜、第二腔镜和支撑网组成，所述支撑网设置于第一腔镜和第二腔镜之间。

优选的，所述第一腔镜和第二腔镜为尺寸、曲率半径相同的高反射率镜片。

本发明还提供一种布放式气体检测装置的工作方法，包括如下步骤：

S1、组建布放式气体检测装置

所述布放式气体检测装置包括装置主体单元、装置外延单元、以及用于连接装置主体单元和装置外延单元的光纤，所述装置主体单元包括激光控制器、激光器、至少三个光纤转接器、光纤隔离器、光电探测器和数据采集系统，所述装置外延单元包括依次设置的光纤整形器、衰荡腔和光纤收集器；

其中一根光纤的一端依次串接有激光器、第一光纤转接器、光纤隔离器和第二光纤转接器，另一端与光纤整形器的端部相连，所述激光控制器与激光器控制连接；

另一根光纤的一端依次串接有光电探测器和第三光纤转接器，另一端与光纤收集器的端部相连，所述数据采集系统与光电探测器数据传输连接；

S2、标定布放式气体检测装置

开启装置电源，激光器输出激光，通过激光控制器调节激光器输出波长λ₀，使得输出波长为待测气体的非吸收峰；光电探测器接收激光，数据采集系统上显示出光电探测器接收到的光强信号；当光强信号达到触发阈值时，计为t₀₁，激光控制器关断激光器的电流，此时激光器输出光强瞬时降为零，光电探测器接收光强呈e指数衰减，光强在t₁₁时刻衰减到最大光强的1/e；

S3、布放装置外延单元