[發(fā)明專利]一種利用激光光譜測(cè)量氣體參數(shù)的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110235050.4
• 申請(qǐng)日: 2011-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN102288577A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡水明;劉安雯;成國(guó)勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長(zhǎng)明

1.一種利用激光光譜測(cè)量氣體參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于，包括：第一鎖定通道、兩個(gè)樣品測(cè)量通道、第一激光發(fā)生器、第二激光發(fā)生器、信號(hào)發(fā)生器、探測(cè)器、接收光路裝置、鎖定裝置和控制裝置，其中：

所述第一激光發(fā)生器和所述第二激光發(fā)生器包括激光電源控制器和激光輸出頭，所述激光電源控制器用于接收所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)，對(duì)所述激光輸出頭生成的激光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的激光信號(hào)由所述激光輸出頭發(fā)出；

所述鎖定裝置，用于接收所述探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)，對(duì)探測(cè)到的激光信號(hào)依據(jù)所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，生成反饋控制信號(hào)，控制第一激光發(fā)生器的激光電源控制器，以鎖定第一激光發(fā)生器的激光輸出頭發(fā)出的調(diào)制后的激光的波長(zhǎng)信號(hào)在所述第一鎖定通道所處目標(biāo)分子樣品池中目標(biāo)分子的吸收線中心v₀₁處，其中探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)為進(jìn)入所述接收光路裝置和第一鎖定通道的第一激光發(fā)生器中的激光輸出頭發(fā)出的激光信號(hào)；

所述控制裝置，用于采集所述探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)，對(duì)采集到的激光信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，依據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果測(cè)量被測(cè)目標(biāo)氣體的濃度，探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)為進(jìn)入所述接收光路裝置和所述樣品測(cè)量通道的第一激光發(fā)生器中的激光輸出頭發(fā)出的激光信號(hào)，以及進(jìn)入所述樣品測(cè)量通道的第二激光發(fā)生器中的激光輸出頭發(fā)出的激光信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光光譜測(cè)量氣體參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收光路裝置包括：第一分束鏡和第一反射鏡；所述第一分束鏡將所述第一激光發(fā)生器中的激光輸出頭發(fā)出的調(diào)制后的激光信號(hào)分成反射光信號(hào)和透射光信號(hào)，其中反射光信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第一反射鏡反射進(jìn)入所述樣品測(cè)量通道，透射光信號(hào)進(jìn)入所述第一鎖定通道。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用激光光譜測(cè)量氣體參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第二鎖定通道；

所述接收光路裝置還包括：第二分束鏡和第二反射鏡；所述第二分束鏡將所述第二激光發(fā)生器中的激光輸出頭發(fā)出的調(diào)制后的激光信號(hào)分成反射光信號(hào)和透射光信號(hào)，其中反射光信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第二反射鏡反射進(jìn)入所述第二鎖定通道，透射光信號(hào)進(jìn)入所述樣品測(cè)量通道。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用激光光譜測(cè)量氣體參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：與所述第二鎖定通道相連的探測(cè)器和鎖定裝置；

該鎖定裝置，用于接收所述探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)，對(duì)探測(cè)到的激光信號(hào)依據(jù)所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，生成反饋控制信號(hào)，控制第二激光發(fā)生器的激光電源控制器，以鎖定第二激光發(fā)生器的激光輸出頭發(fā)出的調(diào)制后的激光信號(hào)的波長(zhǎng)在所述第二鎖定通道所處目標(biāo)分子樣品池中目標(biāo)分子的吸收線中心v₀₂處，其中探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)為進(jìn)入所述接收光路裝置和第二鎖定通道的第二激光發(fā)生器中的激光輸出頭發(fā)出的激光信號(hào)；

所述控制裝置，還用于采集所述探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)，對(duì)采集到的激光信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，依據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果測(cè)量被測(cè)目標(biāo)氣體的溫度，探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)為進(jìn)入所述接收光路裝置和所述樣品測(cè)量通道的調(diào)制后的激光信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用激光光譜測(cè)量氣體參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：兩個(gè)參考通道；

所述接收光路裝置還包括：第三分束鏡和第四分束鏡；

所述第一分束鏡的反射光信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第三分束鏡分束為反射光信號(hào)和透射光信號(hào)，第三分束鏡的反射光信號(hào)進(jìn)入一個(gè)參考通道，第三分束鏡的透射光信號(hào)被所述第一反射鏡接收；

所述第二分束鏡的反射光信號(hào)經(jīng)過(guò)所述第四分束鏡分束為反射光信號(hào)和透射光信號(hào)，第四分束鏡的反射光信號(hào)進(jìn)入另一個(gè)參考通道，第四分束鏡的透射光信號(hào)被所述第二反射鏡接收。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用激光光譜測(cè)量氣體參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：分別與所述參考通道相連的探測(cè)器；

所述控制裝置，還用于采集所述探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)，對(duì)采集到的激光信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，依據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果測(cè)量被測(cè)目標(biāo)氣體的溫度和被測(cè)目標(biāo)氣體的濃度，其中探測(cè)器探測(cè)到的激光信號(hào)為進(jìn)入所述接收光路裝置和所述參考通道的激光信號(hào)，以及進(jìn)入所述接收光路裝置和所述樣品測(cè)量通道的激光信號(hào)。