[发明专利]一种基于吸收光谱的气体参数多维检测系统及测量方法

权利要求书

1.一种基于吸收光谱的气体参数多维检测系统，其特征在于，包括三维平移台模块、待测热物理场产生模块和激光模块；三维平移台模块包括W轴旋转台(1)、X轴平移台(2)、右支承台(4)、Z轴平移台a(6)、Z轴平移台b(9)和左支承台(11)；待测热物理场产生模块包括待测气体热物理场(8)和热物理场产生装置(14)；激光模块包括激光探测器(5)和激光发射模块(10)；

W轴旋转台(1)转动设置在底板上，底板上设置有带动W轴旋转台(1)转动的W轴驱动电机(13)；X轴平移台(2)沿X方向滑动设置在W轴旋转台(1)上，X轴平移台(2)设置两组，W轴旋转台(1)上设置有带动X轴平移台(2)移动的X轴动力组件，两组X轴平移台(2)上均竖直设置安装柱；Z轴平移台a(6)和Z轴平移台b(9)分别沿竖直方向滑动设置在两组安装柱上，安装柱上设置有带动Z轴平移台a(6)和Z轴平移台b(9)移动的Z轴动力组件；左支承台(11)和右支承台(4)分别设置在Z轴平移台b(9)和Z轴平移台a(6)上，左支承台(11)和右支承台(4)均水平设置；激光发射模块(10)和激光探测器(5)分别设置在左支承台(11)和右支承台(4)上，激光发射模块(10)和激光探测器(5)之间形成激光光路(12)；底板和W轴旋转台(1)上均竖直设置有供热物理场产生装置(14)穿过的通孔，热物理场产生装置(14)向上产生待测气体热物理场(8)，激光光路(12)穿过待测气体热物理场(8)，热物理场产生装置(14)底部设置升降台；

X轴动力组件包括X轴驱动电机(3)和螺杆a；X轴驱动电机(3)设置在W轴旋转台(1)上，X轴驱动电机(3)设置两组，X轴驱动电机(3)的输出轴与螺杆a连接，螺杆a沿X方向设置两组，X轴平移台(2)上设置有与螺杆a配合的螺纹孔；

Z轴动力组件包括Z轴驱动电机(7)和螺杆b；Z轴驱动电机(7)设置两组，两组Z轴驱动电机(7)分别设置在两组安装柱顶部，Z轴驱动电机(7)的输出轴与螺杆b连接，螺杆b竖直设置两组，Z轴平移台a(6)和Z轴平移台b(9)上均设置有与螺杆b配合的螺纹孔；

左支承台(11)和Z轴平移台b(9)之间设置加强肋板；右支承台(4)和Z轴平移台a(6)之间设置加强肋板。

2.一种根据权利要求1所述的基于吸收光谱的气体参数多维检测系统的气体参数多维测量方法，激光发射模块(10)包括点光源(15)、线光源(17)和面光源(19)，激光探测器(5)包括点探测器(16)、线性矩阵探测器(18)和平面矩阵探测器(20)，其特征在于，包括以下步骤：

使用点光源(15)和点探测器(16)时：

S11、电脑控制端给定X轴驱动电机(3)一个平移信号，左支承台(11)和右支承台(4)带着激光发射模块以及激光探测器随X轴平移台(2)平行扫描待测区域，完成同一入射角的所有扫描检测；

S12、驱动W轴旋转台(1)，完成一个给定旋转角度指令后重复S11，以此类推直到完成所有目标旋转角度的平行扫描；

S13、按固定步长驱动Z轴平移台a(6)和Z轴平移台b(9)，当右支承台(4)和左支承台(11)上升到目标高度后重复S11和S12；

S14、重复S13，直到完成目标垂直高度的测量；

其中，对待测区域进行网格化分，获取某一垂直高度待测气体热物理场不同方位沿光程的吸收光谱信号；完成步骤S11至S14后，获取目标高度的所有断层平面的气体热物理场不同方位沿光程的吸收光谱信号，结合激光吸收光谱层析成像技术，获得所述待测气体热物理场热物理参数的三维分布；

使用线光源(17)和线性矩阵探测器(18)时：

S21、线光源(17)从初始入射角度，沿单一路径穿过待测区域被右支承台(4)上的线性矩阵探测器(18)接收；

S22、驱动W轴旋转台(1)，完成一个给定旋转角度指令后重复S21，以此类推直到完成所有目标旋转角度的平行扫描；

S23、按固定步长驱动Z轴平移台a(6)和Z轴平移台b(9)，当右支承台(4)和左支承台(11)上升到目标高度后重复S21和S22；

S24、重复S23，直到完成目标垂直高度的测量；

其中，获取某一垂直高度待测气体热物理场不同方位沿光程的吸收光谱信号；完成步骤S21至S24后，获取目标高度的所有断层平面的气体热物理场不同方位沿光程的吸收光谱信号，结合激光吸收光谱层析成像技术，获得所述待测气体热物理参数的三维分布；

使用面光源(19)和平面矩阵探测器(20)时：

S31、面光源(19)从初始入射角度，沿单一路径穿过待测区域被右支承台(4)上的平面矩阵探测器(20)接收；

S32、按固定步长驱动Z轴平移台a(6)和Z轴平移台b(9)，当右支承台(4)和左支承台(11)上升到目标高度后重复S31；

S33、重复S32，直到完成目标垂直高度的测量；

其中，获取与面光源(19)相同高度的待测气体热物理参数的三维分布，完成步骤S31至S33后，获取目标高度的待测气体热物理参数的三维分布。