结构示意图； 附图2为形成光谱基线周期性结构的原理示意图； 附图3为光学部件a的结构示意图； 附图4为光学部件b的结构示意图； 附图5为光学部件c的结构示意图； 附图6为两个光学窗口的参考气室的改进结构截面图； 图中，1为电子设备，2为光源，3为探测器，4为路径，5为气源，6为流量控制器，7为洗 涤器，8、10、11为流道切换阀，9为标准气源，12、13为端镜，14为进气口，15为下游出口，16 为气室，17为第二个洗涤器，18为状态变化甄别器。
[0014](五）【具体实施方式】 本实施例用于光谱气体分析仪的消干涉方法包括如下方案： 1.破除光学表面的平行性，同时维持入射光和透射光的同向性。
[0015] 对于一个有效光学部件的部件，如光学窗口，采用下面的三种结构之一： 图2-5,光学窗口的改进结构截面图。
[0016] 图2-5所示均为截面图，实际形状包括但不限于圆形、方形、矩形、椭圆形等。两个 外表面对应的倾斜角相同，可维持入射光和透射光具有相同的传播方向，透射光仅会发生 微小的水平偏移。这对于多次反射长光程的采样气室设计非常关键。对于任何光程，光束 的水平偏移可以通过对探测器水平偏移来补偿。但是如果传播方向发生变化，最终光斑的 位置偏移存在巨大的不确定性，无法通过对探测器水平偏移来补偿。外表面镀有增透膜，具 有极低的反射率。（a)由三部分组成，上楔形、下楔形和中间标准的平行面的窗口。（b)由 两部分组成，有两个相同的楔形窗口组成。（a)和（b)中两个楔形部件反平行组合，维持透 射光方向不变。（c)是一个单一的光学部件，不同于普通的光学窗口，它的外表面与侧面并 不正交。图中（a)和（b)各部分是由同种光学材料组成，有相同的折射率。界面部分由光 学粘胶粘合而成，各个部分组合在一起，实际操作过程中几何尺寸的任何微小偏差，都不足 以对整个光束维持一致的相位，因而不会形成干涉条纹的周期结构。（c)也可以降低干涉结 构的信号强度，其原理在另外一个区域论述。
[0017] 对于两个有效光学部件的部件，如具有两个窗口的参考气室，采用下面图6所示 结构： 参考气室有两个光学窗口，中间的体积空间可容纳参考气体(或液体)。在改进结构中， 传统的平行窗口被楔形窗口替代，两个相同的楔形窗口反平行组合，维持透射光方向不变。 参考气室内侧楔形窗口的表面看似平行，但分属不同的部件，不足以对整个光束维持一致 的相位，因而不会形成干涉条纹的周期结构。
[0018] 2.加强增透膜的透射率，进一步降低光学窗口的反射率。没有镀膜的光学表面反 射率一般为4% ;镀膜后的反射率一般可降低到0. 1%-0. 4%。经过两次反射，二级透射光的功 率至少衰减两到三个数量级。
[0019] 3.降低光源的相干性。没有调制的半导体二极管激光器单色性极好，自然线宽一 般在几个MHz，对应的空间相干长度为几百米。周期型结构很强，甚至会出现在光电信号的 直流部分。调制吸收光谱的调制线宽一般与分子的吸收线宽同个量级，最大解调信号幅度 对应的调制幅度为单个吸收峰线宽的2. 2倍。由于各种因素的综合考虑，一般的调制幅度 都比吸收线宽大，对应几个或几十个GHz，对应的空间相干长度降低为几厘米。在其他因素 允许的情况下，增加调制幅度有利于降低干涉性周期结构的强度。
[0020] 4.增加一级透射光和二级透射光的空间分离，减少空间重合。当直入射时，入射 角?=〇, 一级透射光和二级透射光在空间上完全重合，干涉信号强度大。倾斜窗口（图5所 示)，一级透射光和二级透射光会分开，其分开距离为：
【主权项】
1. 一种用于光谱气体分析仪的消干涉方法，其特征在于：包括以下步骤的至少一种： (1) 破除光学部件表面的平行性，同时维持入射光和透射光的同向性； (2) 光学部件外设置增透膜，通过加强增透膜的透射率，进一步降低光学窗口的反射 率； (3) 降低光源的相干性； (4) 增加一级透射光和二级透射光的空间分离，减少空间重合； (5) 改变具有平行表面的光学部件的厚度d; (6) 破坏表面的平滑度。
2. -种用于光谱气体分析仪的消干涉方法中的光学部件，其特征在于：光学部件的两 个外表面对应的倾斜角相同。
3. 根据权利要求2所述的用于光谱气体分析仪的消干涉方法，其特征在于：光学部件 包括上楔形、下楔形及中间标准的平行面的窗口。
4. 根据权利要求2所述的用于光谱气体分析仪的消干涉方法，其特征在于：光学部件 包括两个相同的楔形窗口。
5. 根据权利要求2所述的用于光谱气体分析仪的消干涉方法，其特征在于：光学部件 的外表面与侧面并不正交。
【专利摘要】本发明涉及一种用于光谱气体分析仪的消干涉方法，包括以下步骤的至少一种：破除光学部件表面的平行性，同时维持入射光和透射光的同向性；加强增透膜的透射率，进一步降低光学窗口的反射率；降低光源的相干性；增加一级透射光和二级透射光的空间分离，减少空间重合；改变具有平行表面的光学部件的厚度d；破坏表面的平滑度。本发明所述方法可应用在基于光谱技术的气体分析仪里，通过新型的光学设计，降低由于干涉所造成的基线结构幅度，提高它的机械稳定性，提高对温度变化和机械振动的抗干扰性能。
【IPC分类】G01N21-01, G01N21-31
【公开号】CN104713831
【申请号】CN201510065658
【发明人】季文海
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月9日