[發(fā)明專利]一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置

在審

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• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111413321A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白玉思;熊東升;左都羅;王新兵
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于，所述裝置包括：激光器、光束耦合裝置、氣體樣品室、準(zhǔn)直分束裝置和光電成像接收裝置；

所述光束耦合裝置用于將所述激光器發(fā)出的激光耦合進(jìn)入所述氣體樣品室中；

所述氣體樣品室用于將耦合后的所述激光與所述氣體樣品室的空芯光纖纖芯中的待測氣體分子作用產(chǎn)生拉曼散射，并將前向散射信號與所述激光的混合光束輸送至所述準(zhǔn)直分束裝置；

所述準(zhǔn)直分束裝置用于將所述混合光束準(zhǔn)直后分離出所述混合光束中的激光，并將只含所述前向散射信號的光束輸送至所述光電成像接收裝置；

所述光電成像接收裝置用于收集所述前向散射信號，并對所述前向散射信號進(jìn)行數(shù)字空間濾波，獲得待測氣體的拉曼光譜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述光束耦合裝置包括激光線濾波片和聚焦耦合透鏡；所述激光線濾波片用于濾除所述激光器產(chǎn)生的激光中的熒光成分；所述聚焦耦合透鏡用于會聚所述激光并將所述激光耦合至所述空芯光纖內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述氣體樣品室包括儲氣瓶、管道、空芯光纖、固定裝置和真空泵；

所述儲氣瓶用于儲存所述待測氣體；所述空芯光纖用于將待測氣體與激光作用產(chǎn)生拉曼散射；所述固定裝置用于固定所述空芯光纖的兩端；所述真空泵用于在更新待測氣體時將所述空芯光纖中的氣體排空；所述儲氣瓶與所述空芯光纖通過所述管道連接，所述空芯光纖與所述真空泵通過所述管道連接，所述管道用于輸送所述待測氣體。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述氣體樣品室還包括電磁閥；所述電磁閥設(shè)置于所述儲氣瓶與所述空芯光纖之間，所述電磁閥用于控制氣路的通斷。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述氣體樣品室還包括氣壓表；所述氣壓表設(shè)置于所述電磁閥與所述空芯光纖之間，所述氣壓表用于顯示所述管道中待測氣體的氣壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述空芯光纖為內(nèi)擺線型Kagomé空芯光纖。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述準(zhǔn)直分束裝置包括準(zhǔn)直透鏡、二向色鏡、光束阻擋裝置和長通濾波片；

所述準(zhǔn)直透鏡用于將所述氣體樣品室輸出的混合光束變成準(zhǔn)直的平行光束；所述二向色鏡用于將所述混合光束中的激光與前向散射信號分離；所述光束阻擋裝置用于吸收所述二向色鏡反射的所述混合光束中的激光；所述長通濾波片用于過濾掉所述前向散射信號中的殘余激光得到只含散射信號的光束。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述光電成像接收裝置包括光輻射收集鏡頭、光譜儀、探測器和數(shù)據(jù)處理裝置；

所述光譜儀用于獲得所述光輻射收集鏡頭收集到的透過所述長通濾波片的所述前向散射信號的譜分布；所述探測器用于將所述前向散射信號的譜分布成像；所述探測器的數(shù)據(jù)輸出端連接于所述數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置用于控制所述前向散射信號的采集和處理，實(shí)施數(shù)字空間濾波，獲得所述待測氣體的拉曼光譜。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理裝置還用于調(diào)節(jié)光輻射收集鏡頭的對焦，以使所述前向散射信號會聚至所述探測器上。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種光纖拉曼光譜氣體分析裝置，其特征在于：所述探測器為CCD陣列探測器。