[實用新型]一種高靈敏度的氣體測量裝置

有效

• 申請號: 202123036256.2
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN217542865U
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 趙衛雄;周家成;張楊;徐學哲;方波;張為俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/01
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種高靈敏度的氣體測量裝置，其特征在于，包括：光源組件(10)、光學諧振腔(20)、光信號接收模塊(30)、電信號處理模塊(40)、數據采集計算模塊(50)；

所述光源組件(10)包括用于發射探測光的激光器(101)；所述激光器(101)發射的探測光入射進所述光學諧振腔(20)；

所述光學諧振腔(20)用于盛裝氣體；所述光學諧振腔(20)包括PFA管(202)，所述PFA管(202)的兩側端面分別設有用于密封的高反射率透鏡，即第一高反射率透鏡(2011)和第二高反射率透鏡(2012)，探測光從第一高反射率透鏡(2011)入射；所述PFA管(202)的上設有兩個氣孔，即進氣口(2031)和出氣口(2032)；

所述光信號接收模塊(30)作為光信號的檢測器件；所述光信號接收模塊(30)接收所述第二高反射率透鏡(2012)出射的光并轉換為電信號，即生成探測信號；所述光信號接收模塊(30)與電信號處理模塊(40)連接，將探測信號傳輸至電信號處理模塊(40)；

所述電信號處理模塊(40)包括鎖相放大器(402)；所述鎖相放大器(402)用于對探測信號進行解調，得到解調后的信號；所述電信號處理模塊(40)與數據采集計算模塊(50)連接，將探測信號和解調后的信號均傳輸至數據采集計算模塊(50)；

所述數據采集計算模塊(50)包括數據采集卡(501)和計算機(502)；所述數據采集卡(501)用于信號采集，并輸入進所述計算機(502)，所述計算機(502)用于進行計算和存儲；

還包括氣路組件(60)；

所述氣路組件(60)包括沿氣體傳輸方向依次設置的氣體過濾器(601)、三通電磁閥(602)、粒子過濾器(603)、質量流量計(604)和微型隔膜泵(605)；所述氣體過濾器(601)用于濾除樣氣中的待測成分得到背景氣；所述三通電磁閥(602)一側輸入口連接樣氣，另一側輸入口連接所述氣體過濾器(601)；所述三通電磁閥(602)的常開口即輸出口連接所述粒子過濾器(603)，所述粒子過濾器(603)用于去除氣體中存在的氣溶膠顆粒；所述粒子過濾器(603)的輸出口連接所述光學諧振腔的進氣口(2031)，過濾后的氣體依次流經所述光學諧振腔的進氣口(2031)和出氣口(2032)；所述光學諧振腔的出氣口(2032)連接所述質量流量計(604)的輸入口，所述質量流量計(604)用于控制出氣口(2032)的流速大小；所述質量流量計(604)的輸出口與所述微型隔膜泵(605)的輸入口連接；所述微型隔膜泵(605)作為動力源，用于所述光學諧振腔(20)內氣體的置換。

2.根據權利要求1所述的一種高靈敏度的氣體測量裝置，其特征在于，所述激光器(101)的輸出端沿光傳播方向依次設置光學隔離器(102)和小孔光闌(103)。

3.根據權利要求2所述的一種高靈敏度的氣體測量裝置，其特征在于，所述激光器(101)是一個中心波長為405nm的二極管激光器，最大TTL調制頻率為10MHz，下降沿小于30ns；所述光學隔離器(102)在405nm處的隔離效率為30dB。

4.根據權利要求1所述的一種高靈敏度的氣體測量裝置，其特征在于，所述PFA管(202)的外徑為1/2英寸，內徑為3/8英寸；兩個高反射率透鏡的反射率均大于99.98％，兩個高反射率透鏡之間距離為47.5cm；兩個氣孔為對稱設置，氣體流向可以互換。

5.根據權利要求1所述的一種高靈敏度的氣體測量裝置，其特征在于，所述光信號接收模塊(30)包括沿光傳播方向依次設置的濾光片(301)和探測器(302)；所述濾光片(301)用于濾除探測光以外的雜散光，所述探測器(302)用于將光信號轉換成電流信號；所述電信號處理模塊(40)包括處理電路(401)和鎖相放大器(402)；所述探測器(302)與處理電路(401)電連接，將電流信號傳輸至處理電路(401)；所述處理電路(401)用于將電流信號轉換為電壓信號；所述處理電路(401)與鎖相放大器(402)電連接，將電壓信號傳輸至鎖相放大器(402)；所述鎖相放大器(402)用于進行信號解調得到解調后的信號；所述處理電路(401)和鎖相放大器(402)均與數據采集卡(501)電連接，分別將電壓信號和解調后的信號傳輸給數據采集卡(501)。