[發明專利]基于雙腔式腔衰蕩技術的大氣NO3自由基濃度測量系統

有效

• 申請號: 201310637745.4
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103674891B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 胡仁志;王丹;謝品華;方武;李傳新;陳浩;劉建國;劉文清
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

1.基于雙腔式腔衰蕩技術的大氣NO3自由基濃度測量系統，其特征在于：包括函數發生器、二極管激光器、光隔離器、第一反射鏡、分束鏡、第二反射鏡、第一衰蕩腔、第二衰蕩腔、兩組窄帶濾色片、兩組光電探測器、采集卡，所述函數發生器與二極管激光器連接，第一、第二衰蕩腔各自兩端分別設置有入光口、出光口，第一、第二衰蕩腔內后部分別設置有高反鏡，第一衰蕩腔上設置有進氣口，第二衰蕩腔上設置有出氣口，且第一、第二衰蕩腔通過衰蕩腔連接口連通，由第一衰蕩腔的進氣口與衰蕩腔連接口之間、第二衰蕩腔的出氣口與衰蕩腔連接口之間構成氣體吸收區域，兩組窄帶濾色片一一對應設置在第一、第二衰蕩腔出光口處，兩組光電探測器與兩組窄帶濾色片一一對應光學配合，且兩組光電探測器分別接入采集卡；

二極管激光器經過函數發生器外部調制后產生脈沖光，脈沖光通過光隔離器后入射至第一反射鏡，經過第一反射鏡反射后入射至分束鏡，通過分束鏡將入射的脈沖光分成兩束，其中一束從第一衰蕩腔的入光口進入第一衰蕩腔，另一束經過第二反射鏡反射后從第二衰蕩腔的入光口進入第二衰蕩腔，脈沖光在第一、第二衰蕩腔內分別多次反射，每次反射都有少量的光透過高反鏡，透過高反鏡的脈沖光分別從第一、第二衰蕩腔出光口出射，并經過對應的窄帶濾色片后，由對應的光電探測器探測，兩光電探測器探測的信號分別由采集卡進行采集，采集的光強信號是隨時間單指數衰減的，通過擬合可以獲得衰減過程的時間即衰蕩時間，衰蕩時間的變化量反映了待測氣體的濃度。

2.根據權利要求1所述的基于雙腔式腔衰蕩技術的大氣NO3自由基濃度測量系統，其特征在于：采用兩個衰蕩腔，同時測量NO₃自由基的本底衰蕩時間和衰蕩時間；兩個衰蕩腔之間是通過尼龍管構成的衰蕩腔連接口連接的，當第一衰蕩腔內含有NO₃自由基的氣體通過尼龍管時，NO₃自由基將會被碰撞消失，當氣體進入到第二衰蕩腔后，已經不含有NO₃自由基。

3.根據權利要求1所述的基于雙腔式腔衰蕩技術的大氣NO3自由基濃度測量系統，其特征在于：衰蕩腔由多個高反鏡、高反鏡調整架、PFA腔和鋁槽支架組成，將PFA腔放入鋁槽支架中固定，兩端連接高反鏡調整架，將高反鏡放入調整架內，脈沖激光先通過作為前腔鏡的第一塊高反鏡進入到衰蕩腔內，通過調整其旋鈕，使脈沖激光在第一塊高反鏡和作為后腔鏡的第二塊高反鏡之間多次反射，形成衰蕩過程。

4.根據權利要求1所述的基于雙腔式腔衰蕩技術的大氣NO3自由基濃度測量系統，其特征在于：每個衰蕩腔的高反鏡的反射率需大于99.995%，衰蕩腔的腔體材料為NO₃自由基碰撞損失低的PFA管。

5.根據權利要求1所述的基于雙腔式腔衰蕩技術的大氣NO3自由基濃度測量系統，其特征在于：所述二極管激光器的輸出線寬較窄，小于1nm，調制后脈沖輸出的下降沿時間遠小于系統的衰蕩時間。

6.根據權利要求1所述的基于雙腔式腔衰蕩技術的大氣NO3自由基濃度測量系統，其特征在于：所述光隔離器由入射偏振片，磁場法拉第旋轉器和出射偏振片組成，脈沖激光通過入射偏振片進入法拉第旋轉器，法拉第旋轉器使得線偏振的脈沖激光旋轉45°，然后通過出射線偏振片，在通過高反鏡返回的光路上，法拉第旋轉器同樣使得反向光同一方向旋轉45°，因此反向光的偏振態與入射光形成90°的夾角，使得反向光不能通過；光隔離器主要防止衰蕩腔前腔鏡反射的脈沖激光進入二極管激光器。

7.根據權利要求1所述的基于雙腔式腔衰蕩技術的大氣NO3自由基濃度測量系統，其特征在于：所述采集卡采集透過高反鏡的激光光強信號，由調制二極管激光器的函數發生器來觸發采集卡，采集同步信號。