[發明專利]確保調制范圍的方法

有效

• 申請號: 201711246198.1
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108152226B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 尤利安·埃德勒;托馬斯·拜爾;薩姆松·弗蘭克
• 申請（專利權）人: 西克股份公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

一種確保波長可變的輻射源的調制范圍的方法，調制范圍作為物質的吸收線的測量的一部分，方法包括控制輻射源以傳送輻射，使得輻射的波長根據時間模式行進通過調制范圍；通過濾波器對輻射進行濾波，吸收線設置在濾波器的通帶中，以及濾波器具有至少一個濾波側面，至少一個濾波側面的實際波長在調制范圍內；確定被濾波的輻射的光譜，其中相對于時間模式來檢測被濾波的輻射的強度；以及確定光譜是否具有至少一個濾波側面。

技術領域

本發明涉及一種確保波長可變的輻射源的調制范圍的方法，所述調制范圍作為物質的吸收線的測量的一部分；一種測量物質的吸收線的方法和一種用于測量物質的吸收線的分光計。

背景技術

為了確定物質的濃度以測量物質的吸收線的(即在該物質的吸收特性范圍內的吸收譜)特別是已知的。這樣的吸收線優選是相對尖銳的，使得入射到物質上的輻射僅在每厘米幾個波數量的窄的重復范圍內被吸收，例如，從大約0.5cm^-1到大約2cm^-1，并且在可能的情況下，在這個范圍之外的環境中不發生吸收，其中在吸收線的半高處的全寬度能夠例如等于大約0.2cm^-1。然后可以參考吸收線來確定物質的濃度，特別是參考吸收光譜的范圍或者參考該范圍的特性值，例如寬度、深度和/或范圍的面積或范圍的導數。在這方面，對于定量測量可能必須考慮甚至另外的值，尤其是輻射穿過物質所沿著的測量路徑的長度，但是例如還有相應物質的壓力和/或溫度。

吸收線區域中的輻射的吸收基本上可以基于能量轉移，該能量轉移由具有對應于相應轉移的能量的波長的輻射觸發，由此吸收該輻射。如果一起檢查的相應物質或多種不同物質的兩種或更多種這樣的轉移相對于吸收的波長彼此接近，特別是重疊，則要測量的單獨吸收線(在本文的意義中)還可以包括通過一種或多種被檢查物質的多種這樣的能量轉移的吸收。就此而言，物質的吸收譜線的所述測量還包括基于一種或多種物質的一種或多種能量轉移的任選疊加的吸收光譜的測量。

可以用吸收線范圍內的波長產生輻射，并且可以通過用于測量物質的吸收線的物質進行輻射，例如通過分光計。原則上，輻射可以同時包括在吸收線范圍內的所有波長，或者在包括吸收線的更大范圍內。為此目的需要寬帶輻射源，其在相關波長范圍內產生具有盡可能均勻強度的輻射。然而，用于檢測通過物質傳導的輻射的檢測設備將必須配置成取決于波長和通過高的光譜分辨率來檢測輻射的強度。這樣的波長特定的檢測設備相對復雜和/或昂貴。此外，特別地，僅在窄帶上發射的激光器相對于高功率和準直光束的寬帶輻射源提供了優點，由此可以實現長光路，并且甚至是高能量損失(例如由于測量路徑上的灰塵或非定向反射引起)仍然是可以接受的。

備選地，吸收線因此也可以被光學地感測，其中使用具有非常窄的線寬的波長可變的輻射源，具有大約0.001cm^-1的最大寬度，優選大約0.003cm^-1。采用該方式生成的輻射可以近似地被認為是單個波長的輻射。具體而言，可調二極管激光器適合為具有窄線寬的波長可變的輻射源。

然后可以控制波長可變的輻射源來傳送輻射，使得輻射的波長行進通過吸收線的波長范圍。因此物質對輻射的吸收不是對于吸收線的所有波長同時被測量，而是連續地測量。在這方面，選擇調制范圍，即由波長可變的輻射源傳送的輻射行進通過的波長范圍，使得其完全包含吸收線，其中調制范圍優選比吸收線寬，使得吸收線兩側的環境也被覆蓋，以確保吸收線可以可靠地識別。例如，調制范圍可以至少是吸收線的兩倍寬；優選至少三倍寬。

從調制范圍的一端到其另一端連續行進通過調制范圍通常是足夠的。備選地，無論是在相同的方向上(例如以鋸齒的方式)還是以方向的變化(例如以三角形或正弦形式)，調制范圍也可以行進通過多次。行進通過的速度也不一定是恒定的，而是可以規定例如行進通過包括比邊際范圍更慢的吸收線的調制范圍的中心區域，例如改善在這個范圍內的測量分辨率。如果要通過多個不同的輻射源同時測量多個吸收線，則也可以提供時間多路復用，使得在某些情況下，調制范圍的行進通過也可以被中斷。因此，調整范圍行進通過所根據的相應的時間模式可以取決于特定的要求而選擇為非常不同的。