[发明专利]一种大气痕量气体探测装置

摘要

本发明公开了一种大气痕量气体探测装置，包括正弦信号产生电路、调制电流源、发光二极管光源、带通干涉滤光片、透镜、光阑、高反射率镜片、气体池、光电倍增管、宽带放大器和正弦信号相位差检测电路。正弦调制电流源驱动发光二极管发出正弦调制光来激励由两块高反射率镜片组成的光学谐振腔，进入腔内的调制光在两镜片之间来回多次反射，以此增加吸收光程提高气体探测灵敏度。利用光电倍增管检测正弦调制光经过光学谐振腔后的光信号，通过测量气体池内充入背景气体和充入被测大气痕量气体时正弦光信号的相位差变化来获取被测大气痕量气体的浓度。

主权项

一种大气痕量气体探测装置，其特征在于：包括正弦信号产生电路、调制电流源、宽带放大器、正弦信号相位差检测电路、光源、光电倍增管、气体池，所述气体池为圆柱体状，气体池一端圆面端设置有入光口，气体池另一端圆面端设置有出光口，气体池侧壁上一端设置有进气口，气体池侧壁上另一端设置有出气口，且入光口、出光口分别位于气体池中心轴线两端，气体池内靠近入光口位置设置有第一高反射率镜片，气体池内靠近出光口位置设置有第二高反射率镜片，且第一、第二高反射率镜片反射面彼此相对，所述光源设置在气体池入光口所在一端外并对准入光口，且光源与气体池入光口之间依次设置有带通干涉滤光片、第一透镜、第一光阑，所述光电倍增管设置在气体池出光口所在一端外，光电倍增管的接收窗口对准出光口，且气体池出光口与光电倍增管之间依次设置有第二光阑、第二透镜，所述正弦信号产生电路输出端与调制电流源输入端连接，调制电流源输出端与光源的驱动端连接，所述光电倍增管输出端与宽带放大器输入端连接，所述正弦信号相位差检测电路具有两个输入端，正弦信号相位差检测电路其中一个输入端与宽带放大器输出端连接，正弦信号相位差检测电路另一个输入端与正弦信号产生电路输出端连接；正弦信号产生电路输出的正弦电压信号控制调制电流源，使调制电流源输出正弦调制的电流后驱动光源发出正弦调制光，正弦调制光首先经过带通干涉滤光片滤光，再通过第一透镜将正弦调制光汇聚在气体池的中心位置，第一光阑用来限制入射光斑的直径，进入气体池后的正弦调制光在第一高反射率镜片和第二高反射率镜片之间回来多次反射增加吸收光程，从第二高反射率镜片透射出来的正弦调制光经过第二光阑限制光斑直径后，被第二透镜收集并且汇聚到光电倍增管的接收窗口，透射出来的正弦光信号被光电倍增管转换成为正弦电压信号，正弦电压信号经过宽带放大器放大后，输入到正弦信号相位差检测电路其中的一个输入端，正弦信号相位差检测电路的另一个输入端的信号为正弦信号产生电路输出的正弦电压信号，正弦信号相位差检测电路输出的相位差大小与被测气体浓度存在关联。