一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置的制作方法

本实用新型属于石油勘探和环保设备技术领域，涉及到烷烃及非烃气体同位素检测、气体同位素成分分析，具体涉及一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置。

背景技术：

激光气体分析检测可以进行气体浓度检测，激光输出波长与工作电流和工作温度有关，一些现场环境温度变化较大，会使激光器输出波长发生变化，导致被测气体吸收峰发生漂移。在低浓度的测量中，有时无法判断是实际浓度过低还是激光器波长漂移出扫描范围，导致产生误测。

现有的同位素气体主要采用的是质谱的检测技术方法，解决了激光气体分析检测的一些问题，但是需要用到质谱仪，现有的质谱仪存在价格昂贵、体积大、只对有限的气体同位素进行检测、不适用于现场检测等问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置，实现了对现场的多组份气体同位素进行精确实时在线连续检测，能够同时对油气勘探过程中的13δC1、13δC2、13δC3以及二氧化碳的碳气体同位素进行检测，其检测精度高、响应时间短、体积小、成本低，便于野外长期监测，适合于各种应用环境；并结合多组份气体预分离与处理系统能够实现多组份同位素气体检测。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置，包括连续波二极管激光器调制部分、多组份气体分离预处理部分、衰荡腔以及数据采集和处理模块；所述连续波二极管激光器调制部分用于产生激光并将激光调制后输出至衰荡腔；所述多组份气体分离预处理部分用于将多组份气体进行分离并将分离出的一种气体输入衰荡腔进行检测；所述衰荡腔用于实现腔模与激光谐振，使激光模式与衰荡腔模式发生周期性匹配；所述数据采集和处理模块用于采集和处理数据结果并进行显示。

优选地，所述连续波二极管激光器调制部分包括激光器、光隔离器、准直器和声光调制器，所述激光器用于产生激光，所述光隔离器用于阻止激光束反馈回激光器，所述准直器用于使光束聚焦在衰荡腔的中心并使光束腰最小化，所述声光调制器用于将准直后的激光进行调制然后进入衰荡腔。

优选地，所述多组份气体分离预处理部分包括样品气、干燥剂、过滤器、稳压阀、定量管、预分离色谱柱、主色谱柱和电磁阀，所述样品气经干燥剂干燥后进入过滤器，然后通过稳压阀后进入定量管，预分离色谱柱用于对气体进行预分离，主色谱柱用于分离出其中的一种气体，分离出的一种气体由电磁阀输出到衰荡腔进行检测。

优选地，所述衰荡腔是一个45cm长的稳定腔，包括两个相同反射率的凹面镜，反射镜的曲率半径为1m，反射率为99.99％。

进一步地，所述衰荡腔采用扫描谐振腔的腔长实现腔模与激光谐振，通过调整PZT移动入口腔镜来调节衰荡腔的腔长，使激光模式与衰荡腔模式发生周期性匹配。

优选地，所述数据采集与处理模块包括主控制单元、聚焦镜、探测器、放大和滤波设备、AD采样，所述主控制单元用于控制整个检测装置、接收所有数据并进行处理，所述聚焦镜用于将衰荡腔中透射出去的光进行聚焦，所述探测器用于检测聚焦后的光，所述放大和滤波设备用于对探测器的输出信号进行放大和滤波，放大和滤波后的信号经AD采样后进入到主控制单元进行处理。

优选地，还包括显示屏，所述显示屏用于接收主控制单元的处理结果并进行显示。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)体积小、结构简单、成本低，检测下限低。

(2)通过高反射率的镜片使光在衰荡腔内进行多次反射实现光程几公里或几十公里的光程，能够检测到超低浓度气体同位素。

(3)采用多组份气体分离预处理技术使混合气体进行分离后进入衰荡腔进行检测，有效的解决了混合气体的交叉干扰的问题，实现更高的检测精度。

(4)检测范围广，便于野外长期监测，适合于各种应用环境。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置的结构组成框图。

图2是光腔衰荡光谱检测系统原理框图。

图3是多组份气体分离预处理系统原理框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置，其工作原理如下：主控制单元控制电流调制单元及温度控制单元产生驱动信号驱动激光器，激光器的输出光通过光隔离器后进行准直，主控制单元控制触发电路产生触发信号对光隔离器进行控制，准直后的光经过声光调制器后进入衰荡腔，并在衰荡腔内的两片高反射率的镜片之间进行反射，每次反射都会有很小的一部分光由高反射镜B透射出去，透射出去的光由聚焦镜进行聚焦后由探测器进行检测，探测器的输出信号经过放大和滤波后由AD采样后进入到主控制单元进行处理，处理后的结果由显示屏进行显示。

如图3所示，抽气泵A抽取的样品气经过干燥剂后到过滤器A，经过抽气泵A后的气体一方面通过针型阀以后放空，另一方面样品气再经过过滤器B后到稳压阀再到定量管后，在经过预分离色谱柱进行分离，然后在经过主色谱柱后通过电磁阀进入衰荡腔，测试完成以后，关闭电磁阀，由抽气泵B抽取零气对衰荡腔进行清洗，然后再关闭电磁阀，由多组份分离预处理系统分离的下一种气体进入衰荡腔进行检测，依次完成待测的多组份气体同位素检测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。