[發(fā)明專利]采用氣體參考腔反饋補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體激光器氣體檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310479226.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN103499545A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 駱飛;祝連慶;董明利;何巍;張蔭民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 北京律恒立業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊;蔡艷園

1.一種采用氣體參考腔補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體激光器氣體檢測(cè)系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括發(fā)出作為檢測(cè)光束的第一波長光束的第一光源、發(fā)出作為參考光束的與所述第一波長不同的第二波長光束的第二光源,所述檢測(cè)光束的第一波長與待測(cè)氣體的特征吸收譜線相同；

與所述第一光源和第二光源連接的第一波分復(fù)用器，用于將載有不同波長的第一光束和第二光束的光信號(hào)合成一束進(jìn)行輸出；

與所述第一波分復(fù)用器連接的寬帶耦合器，所述寬帶耦合器用于將經(jīng)所述第一波分復(fù)用器合成后的激光按照一定的功率比例分配后分成兩路輸出；

參考?xì)馐遥ㄈ肱c待測(cè)氣體成分一致且濃度已知的參考?xì)怏w，并接收來自所述寬帶耦合器分配的第一路輸出光束并使其通過參考?xì)怏w；

檢測(cè)氣室，通入待測(cè)氣體，并接收來自所述寬帶耦合器分配的第二路輸出光束并使其通過待測(cè)氣體；

連接所述參考?xì)馐业牡诙ǚ謴?fù)用器，用于將經(jīng)過所述參考?xì)馐业墓馐凑账龅谝徊ㄩL和第二波長進(jìn)行分束；

連接所述檢測(cè)氣室的第三波分復(fù)用器，用于將經(jīng)過所述檢測(cè)氣室的光束按照所述第一波長和第二波長進(jìn)行分束；

第一光電檢測(cè)器，連接至所述第二波分復(fù)用器，接收經(jīng)過分束的第一波長的光束，生成第一光強(qiáng)度信號(hào)；

第二光電檢測(cè)器，連接至所述第二波分復(fù)用器，接收經(jīng)過分束的第二波長的光束，生成第二光強(qiáng)度信號(hào)；

第三光電檢測(cè)器，連接至所述第三波分復(fù)用器，接收經(jīng)過分束的第一波長的光束，生成第三光強(qiáng)度信號(hào)；

第四光電檢測(cè)器，連接至所述第三波分復(fù)用器，接收經(jīng)過分束的第二波長的光束，生成第四光強(qiáng)度信號(hào)；

反饋控制單元，接收所述第一光強(qiáng)度信號(hào)、第二光強(qiáng)度信號(hào)、第三光強(qiáng)度信號(hào)和第四光強(qiáng)度信號(hào)并進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為反饋信號(hào)調(diào)節(jié)所述第一和第二光源。

2.如權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述寬帶耦合器按照1:1的功率比例分配兩路輸出。

3.如權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，其中反饋控制單元的反饋控制方法包括如下步驟：

a）判斷所述第一光源和第二光源的輸出是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定，輸出反饋控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述光源的功率輸出直至穩(wěn)定；

b）判斷所述第一光源輸出的信號(hào)模式的波長范圍是否覆蓋待測(cè)氣體的特征譜線，若不覆蓋，則輸出反饋控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述第一光源的輸出波長直至覆蓋；

c）判斷所述第二光強(qiáng)度信號(hào)和第四光強(qiáng)度信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度是否有差異，若有則將所述差異信號(hào)用于第一光強(qiáng)度信號(hào)和第三光強(qiáng)度信號(hào)的補(bǔ)償；

d）比較所述第一光強(qiáng)度信號(hào)和第三光強(qiáng)度信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度，得到待測(cè)氣體與參考?xì)怏w的濃度大小關(guān)系。

4.如權(quán)利要求3所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述步驟b）中通過比較所述第一或第三光強(qiáng)度信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度值是否顯著小于第二或第四光強(qiáng)度信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度來判斷是否覆蓋。

5.如權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，所述第一波分復(fù)用器、第二波分復(fù)用器和第三波分復(fù)用器是1×2的波分復(fù)用器。

6.如權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述第一光源和第二光源為分布反饋式半導(dǎo)體激光器。

7.如權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，還包括球面透鏡，用于分別將所述光束耦合進(jìn)入?yún)⒖細(xì)馐液蜋z測(cè)氣室并耦合出射。

8.如權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)氣室包括用于在測(cè)量前通入待檢測(cè)氣體的氣體入口和排出氣體的氣體出口。

9.如權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述第二波長靠近被測(cè)氣體的吸收譜線，但其波長與所述第一波長相隔一段距離。

10.如權(quán)利要求1所述的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述寬帶耦合器為尾纖為1×2的寬帶耦合器。