[发明专利]一种基于光腔衰荡光谱技术同时测量多组分气体的方法

摘要

本发明公开了一种基于光腔衰荡光谱技术同时测量多组分气体的方法，宽调谐光源输出光束进入到两端装有平凹高反射率腔镜的气体池，气体池内充入在激光器调谐范围内有吸收光谱的多组分混合气体。对激光器输出波长进行调谐，探测不同波长下的衰荡信号，通过单指数拟合获得不同波长下的衰荡时间，进而得到吸收系数与波长的关系曲线。对测得的混合气体谱线与数据库中各单个气体的标准吸收谱线做拟合处理，可以同时计算获得混合气体中不同气体的浓度。本发明利用宽调谐的激光光源可以获得内容更丰富的气体吸收谱，可以同时对多种气体进行实时测量，可以对具有宽谱吸收的大分子进行浓度检测，检测结果不受光源波动的影响。

主权项

1.一种基于光腔衰荡光谱技术同时测量多组分气体的方法，包括步骤：步骤(1)、波长可调谐激光入射到两端装有平凹高反射率腔镜的气体池，两平凹高反射率腔镜凹面相对构成稳定的衰荡腔，部分光从一端耦合进入腔内，在两个平凹高反射率腔镜之间来回反射，在另一端输出的光经聚焦透镜聚焦到探测器上，得到衰荡腔输出信号；步骤(2)、调谐激光器输出波长，关断入射光，由数据采集卡记录各波长λ下光腔输出的衰荡信号，并按单指数衰减函数拟合得各波长λ下的衰荡时间τ(λ)，然后利用关系式计算得到各波长λ下的气体吸收系数α(λ)，进而可绘制吸收系数α(λ)与波长λ关系曲线，即气体吸收光谱，其中τ₀为腔内没有吸收时的衰荡时间，c为光速；其特征在于：还包括：步骤(3)、利用公式a(λ)＝∑ci×ki(λ)拟合得到各组分气体的吸收系数占所测多组分混合气吸收系数的比例ci，进而可计算出各组分气体浓度，其中ki(λ)是标准数据库中给出的各组分标准浓度气体吸收系数谱。