[發(fā)明專利]一種基于可調(diào)諧激光吸收技術(shù)的痕量氣體分析系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110210095.6
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102313716A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡雪蛟;劉翔
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢米字科技有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體分析領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可調(diào)諧激光吸收技術(shù)的痕量氣體分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大氣中除了氮氧之外還包括許多痕量氣體成分，比如水分(與氣象變化有關(guān))、二氧化碳、甲烷(溫室氣體)、氮硫的氧化物(與大氣污染有關(guān))等。這些氣體成分與災(zāi)害性天氣、環(huán)境變化、航空航天以及中高層大氣中復(fù)雜的光化學(xué)過程緊密相關(guān)，是大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和空間物理學(xué)等共同關(guān)心的課題。然而，對痕量氣體的分析和研究，尤其是中高層大氣中的痕量氣體的分析和研究，長期以來還相當(dāng)薄弱。其關(guān)鍵原因在于缺少有效的探測技術(shù)和探測設(shè)備。其技術(shù)難點，一是在于離地面較高，溫度和力學(xué)條件極端特殊，許多近地面常用的氣體分析儀器不能使用或不能取得較好的測量結(jié)果；二是在于該中高層大氣為中性稀薄復(fù)雜混合氣體，對其中的痕量組分進行探測和分析難度很大。

因此，需要提供一種基于可調(diào)諧激光吸收技術(shù)的痕量氣體分析系統(tǒng)以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決該問題，本發(fā)明公開了一種基于可調(diào)諧激光吸收技術(shù)的痕量氣體分析系統(tǒng)，所述分析系統(tǒng)包括光學(xué)模塊、流體模塊、電學(xué)模塊和機械封裝模塊，所述光學(xué)模塊包括可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器、中空光導(dǎo)和激光接收器，所述中空光導(dǎo)設(shè)置在所述可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器與所述激光接收器之間，所述流體模塊包括采樣凈化室，所述采樣凈化室通過第一管道與所述中空光導(dǎo)的末端連接，所述中空光導(dǎo)的首端連接有第二管道以排出氣體，所述電子模塊包括半導(dǎo)體激光器調(diào)諧控制裝置、信號處理與分析裝置、溫度控制裝置和雷達(dá)通訊裝置，所述機械封裝模塊用以封裝上述的各個部件并進行溫度控制和機械支持防護。

較佳地，所述可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器采用應(yīng)用量子級聯(lián)激光器。

較佳地，所述流體模塊采用柱形過濾陣列以分離較大顆粒，采用多孔材料以分離較小顆粒。

較佳地，所述電子模塊還包括第一級溫度控制裝置和第二級溫度控制裝置。

較佳地，所述第一級溫度控制裝置采用反饋控制，所述第二級溫度控制裝置使用前饋加反饋控制。

較佳地，所述機械封裝模塊采用低溫共燒陶瓷基片并在其上進行塑封。

通過本發(fā)明的基于可調(diào)諧激光吸收技術(shù)的痕量氣體分析系統(tǒng)，可以對中高層大氣進行直接、精細(xì)的成分分析，是一種微小化、低成本、高精度、高可靠的中高層大氣成分分析系統(tǒng)。

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細(xì)說明。本發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點和特征。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于可調(diào)諧激光吸收技術(shù)的痕量氣體分析系統(tǒng)的示意圖；

圖2是氣體成分分析的工作原理圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。

為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

以下參考附圖對本發(fā)明的實施例做出詳細(xì)描述。

本發(fā)明的基于可調(diào)諧激光吸收技術(shù)的痕量氣體分析系統(tǒng)包括光學(xué)模塊、流體模塊、電學(xué)模塊和機械封裝模塊。

光學(xué)模塊包括可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器101、中空光導(dǎo)102和激光接收器103，中空光導(dǎo)102設(shè)置在可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器101與激光接收器103之間。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器101發(fā)出的激光通過中空光導(dǎo)102后由激光接收器103接收。在中空光導(dǎo)102通入樣本氣體，樣本氣體吸收其中通過的激光，通過測量激光通過樣本氣體前后的光強，在氣體的壓力、光程、工作溫度、氣體吸收譜線在該溫度時的譜線強度以及氣體在該吸收譜線的線型函數(shù)已知的情況下，就能計算出氣體組分的濃度。這種計算方法是現(xiàn)有技術(shù)中所公知的，在此不再贅述。

流體模塊包括采樣凈化室201，采樣凈化室201通過第一管道202與上述的中空光導(dǎo)102的末端連接，中空光導(dǎo)102的首端連接有第二管道203以排出氣體。