[發(fā)明專利]光譜測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580064638.4
• 申請(qǐng)日: 2015-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN107003232B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·蔣;M·斯科特;E·若弗里翁;A·凱布爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 統(tǒng)雷有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 鄭勇

1.一種用于測(cè)量樣品中材料濃度值的系統(tǒng)，包括：

通過它們各自的驅(qū)動(dòng)器以不同頻率調(diào)制的多個(gè)激光源，每個(gè)激光源將光發(fā)射至樣品中；

信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生提供給驅(qū)動(dòng)器的調(diào)制波形；

多個(gè)傳感器，用于檢測(cè)來自樣品的輸出信號(hào)并輸出對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，所述多個(gè)傳感器具有不同的諧振頻率；

信號(hào)組合器模塊，用于將由所述多個(gè)傳感器檢測(cè)到的輸出信號(hào)組合成一組合信號(hào)；

數(shù)據(jù)采集（DAQ）裝置，用于數(shù)字化組合信號(hào)；

傅立葉變換單元，用于對(duì)數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，以并行獲得每個(gè)調(diào)制頻率的信號(hào)強(qiáng)度；和

數(shù)字信號(hào)處理器，用于計(jì)算樣品中的材料濃度值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)激光源是波長(zhǎng)調(diào)制的或強(qiáng)度調(diào)制的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)傳感器是石英音叉（QTF）傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)組合器模塊是互阻抗放大器或電壓相加電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述DAQ設(shè)備以至少為奈奎斯特采樣率的采樣率數(shù)字化所述組合信號(hào)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述信號(hào)發(fā)生器被配置通過以下步驟優(yōu)化調(diào)制波形的產(chǎn)生以提高傳感器輸出信號(hào)中的信號(hào)強(qiáng)度：

產(chǎn)生連接到激光源驅(qū)動(dòng)器的定制的調(diào)制波形；

將來自激光源的調(diào)制光傳輸通過參比池并檢測(cè)參比池的樣品吸收曲線；

測(cè)量樣品吸收頻譜；

測(cè)量傳感器頻率響應(yīng)譜并識(shí)別傳感器峰值響應(yīng)頻率；和

設(shè)計(jì)定制的調(diào)制波形，以改變激光源的波長(zhǎng)調(diào)制速度，從而提高樣品吸收頻譜中傳感器峰值響應(yīng)頻率處的信號(hào)強(qiáng)度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，設(shè)計(jì)定制的調(diào)制波形，包括：

當(dāng)激光輸出波長(zhǎng)接近樣品的吸收峰值波長(zhǎng)時(shí)，降低激光波長(zhǎng)調(diào)制速度。

8.一種用于測(cè)量樣品中材料濃度值的方法，包括：

將來自通過它們各自的驅(qū)動(dòng)器以不同頻率調(diào)制的多個(gè)激光源的光引導(dǎo)至樣品中；

產(chǎn)生提供給驅(qū)動(dòng)器的調(diào)制波形；

利用多個(gè)傳感器檢測(cè)來自樣品的輸出信號(hào)，所述多個(gè)傳感器具有不同的諧振頻率；

將由所述多個(gè)傳感器檢測(cè)出的輸出信號(hào)組合并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；

數(shù)字化組合電壓信號(hào)；

對(duì)數(shù)字化信號(hào)執(zhí)行傅里葉變換，以并行獲得與每個(gè)調(diào)制頻率的每個(gè)傳感器通道對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度值；和

計(jì)算樣品中的材料濃度值。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述多個(gè)傳感器是石英音叉（QTF）傳感器。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述輸出信號(hào)是由互阻抗放大器或電壓相加電路組合。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電壓信號(hào)以至少奈奎斯特采樣率的采樣率進(jìn)行數(shù)字化。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法， 其中通過以下步驟將信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的調(diào)制波形進(jìn)行優(yōu)化以提高傳感器輸出信號(hào)中的信號(hào)強(qiáng)度：

產(chǎn)生連接到激光源驅(qū)動(dòng)器的定制的調(diào)制波形；

將來自激光源的調(diào)制光傳輸通過參比池并檢測(cè)參比池的樣品吸收曲線；

測(cè)量樣品吸收頻譜；

測(cè)量傳感器頻率響應(yīng)譜并識(shí)別傳感器峰值響應(yīng)頻率；和

設(shè)計(jì)定制的調(diào)制波形，以改變激光源的波長(zhǎng)調(diào)制速度，從而提高樣品吸收頻譜中傳感器峰值響應(yīng)頻率處的信號(hào)強(qiáng)度。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，設(shè)計(jì)定制的調(diào)制波形，包括：

當(dāng)激光輸出波長(zhǎng)接近樣品的吸收峰值波長(zhǎng)時(shí)，降低激光波長(zhǎng)調(diào)制速度。