时，利用进气口 9向漫反射长方腔8内充入待测量气体，然后将进气口 9密封，待测量结束之后，再将测量后的气体从出气口 10排出。本实施方式增加的进气口 9 和出气口 10便于气体的充放。
【具体实施方式】 [0089] 七：本实施方式是对四所述的采用漫反射积分腔作 为光声池测量痕量气体浓度的装置作进一步说明，本实施方式中，漫反射长方腔8的内壁 涂有可见波段至中外波段均具有高漫反射率的涂料，该高漫反射率的涂料的漫反射率在 98% -99. 6%之间。
【具体实施方式】 [0090] 八：本实施方式是对四所述的采用漫反射积分腔作为 光声池测量痕量气体浓度的装置作进一步说明，本实施方式中，楔形玻璃片7位于该入光 孔处，楔形玻璃片7的透射光从入光孔入射至漫反射长方腔8内。
【具体实施方式】 [0091] 九：本实施方式是对四所述的采用漫反射积分腔作为 光声池测量痕量气体浓度的装置作进一步说明，本实施方式中，信号转换装置11为微音器 或石英音叉。
[0092] 【具体实施方式】十：本实施方式是对【具体实施方式】四所述的采用漫反射积分腔作为 光声池测量痕量气体浓度的装置作进一步说明，本实施方式中，数据采集卡13通过PCI接 口与计算机14连接。
【主权项】
1. 采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的方法，该方法是基于下述装置实 现的，所述装置包括：锯齿波信号发生器（1)、正弦波信号发生器（2)、耦合器（3)、电流控制 器（4)、温度控制器（5)、可调谐二极管激光器（6)、楔形玻璃片（7)、漫反射长方腔（8)和信 号转换装置（11); 锯齿波信号发生器（1)的锯齿波信号输出端连接耦合器（3)的锯齿波信号输入端， 正弦波信号发生器（2)的正弦波信号输出端连接耦合器（3)的正弦波信号输入端， 耦合器（3)的耦合信号输出端连接电流控制器（4)的耦合信号输入端， 电流控制器（4)的电流信号输出端连接可调谐二极管激光器（6)的电流信号输入端， 温度控制器（5)的温控信号输出端连接可调谐二极管激光器（6)的温控信号输入端， 可调谐二极管激光器（6)输出的激光入射至楔形玻璃片（7)的斜面，楔形玻璃片（7) 将其入射光透射至漫反射长方腔（8)内， 漫反射长方腔（8)内充有待测量的气体，信号转换装置（11)位于漫反射长方腔（8) 内，且用于采集漫反射长方腔（8)内的气压变化信号； 其特征在于，所述方法包括： 步骤一：将锯齿波信号发生器（1)产生的扫描锯齿波信号和正弦波信号发生器（2)产 生的调制正弦波信号通过耦合器（3)耦合到电流控制器（4)上， 步骤二：通过电流控制器⑷与温度控制器（5)控制可调谐二极管激光器（6)的工作 电流和工作温度，使得可调谐二极管激光器（6)输出激光，且该激光的中心波长能够完整 地扫描过待测量气体吸收线， 步骤三：将可调谐二极管激光器（6)输出的激光经楔形玻璃片（7)透射入漫反射长方 腔（8)内，漫反射长方腔（8)的入射光被腔内壁多次反射直至形成均匀光场，使得入射光在 腔内的光程延长， 步骤四：利用信号转换装置（11)采集漫反射长方腔（8)内的气压变化信号，并将该气 压变化信号转换为电信号，即：调制信号， 步骤五：利用正弦波信号发生器（2)产生的调制正弦波信号对调制信号进行解调，获 得调制信号的二次谐波分量，即待测气体调制信号的第二阶傅立叶展开系数Ss(co。)， 步骤六：利用待测气体调制信号的第二阶傅立叶展开系数Ss(co。）获得待测量气体的 浓度Ns， Ns= Ss(〇0)Nr/Sr(〇0) 其中，& (ω。）为标定气体浓度为队时，标定气体调制信号的第二阶傅立叶展开系数。2. 根据权利要求1所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的方法，其 特征在于，信号转换装置（11)为微音器或石英音叉。3. 根据权利要求1所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的方法，其 特征在于，漫反射长方腔（8)的内壁涂有可见波段至中外波段均具有高漫反射率的涂料， 该高漫反射率的涂料的漫反射率在98% -99. 6%之间。4. 采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的装置，其特征在于，它包括：锯 齿波信号发生器（1)、正弦波信号发生器（2)、耦合器（3)、电流控制器（4)、温度控制器（5)、 可调谐二极管激光器（6)、楔形玻璃片（7)、漫反射长方腔（8)、信号转换装置（11)、锁相放 大器（12)、数据采集卡（13)和计算机（14); 锯齿波信号发生器（1)的锯齿波信号输出端同时连接耦合器（3)的锯齿波信号输入端 和数据采集卡（13)的锯齿波信号输入端， 正弦波信号发生器（2)的正弦波信号输出端同时连接耦合器（3)的正弦波信号输入端 和锁相放大器（12)的正弦波信号输入端， 耦合器（3)的耦合信号输出端连接电流控制器（4)的耦合信号输入端， 电流控制器（4)的电流信号输出端连接可调谐二极管激光器（6)的电流信号输入端， 温度控制器（5)的温控信号输出端连接可调谐二极管激光器（6)的温控信号输入端， 可调谐二极管激光器（6)输出的激光入射至楔形玻璃片（7)的斜面，楔形玻璃片（7) 将其入射光透射至漫反射长方腔（8)内， 漫反射长方腔（8)内充有待测量的气体，信号转换装置（11)位于漫反射长方腔（8) 内，且用于采集漫反射长方腔（8)内的气压信号， 信号转换装置（11)的调制信号输出端连接锁相放大器（12)的调制信号输入端， 锁相放大器（12)的解调信号输出端连接数据采集卡（13)的解调信号输入端，数据采 集卡（13)的解调信号输出端连接计算机（14)的解调信号输入端。5. 根据权利要求4所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的装置，其 特征在于，计算机（14)中包括以下单元： 信号采集单元：采集数据采集卡（13)输出的解调信号， 气体浓度计算单元：利用解调信号获得待测量气体的浓度Ns， Ns= Ss(〇0)Nr/Sr(〇0) 其中，Ss(co。）为待测量气体调制信号的第二阶傅立叶展开系数，g卩：解调信号，&(ω。） 为标定气体浓度为队时，标定气体调制信号的第二阶傅立叶展开系数。6. 根据权利要求4所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的装置，其 特征在于，漫反射长方腔（8)上设有进气口（9)和出气口（10)。7. 根据权利要求4所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的装置，其 特征在于，漫反射长方腔（8)的内壁涂有可见波段至中外波段均具有高漫反射率的涂料， 该高漫反射率的涂料的漫反射率在98% -99. 6%之间。8. 根据权利要求4所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的装置，其 特征在于，楔形玻璃片（7)位于该入光孔处，楔形玻璃片（7)的透射光从入光孔入射至漫反 射长方腔（8)内。9. 根据权利要求4所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的装置，其 特征在于，信号转换装置（11)为微音器或石英音叉。10. 根据权利要求4所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的装置， 其特征在于，数据采集卡（13)通过PCI接口与计算机（14)连接。
【专利摘要】采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的方法及装置，属于光声光谱技术和漫反射积分腔应用技术领域。本发明是为了解决光声光谱技术在对气体进行检测时，传统光声池光能的利用率较低的问题。本发明所述的采用漫反射积分腔作为光声池测量痕量气体浓度的方法及装置，在继承传统光声光谱技术优势的基础上，将生产工艺简单、价格低廉的高漫反射长方腔应用于光声光谱痕量气体探测中，通过延长光程，从而提高了气体测量的灵敏度，提高了光能的利用率，进而降低了气体浓度测量系统的成本，并具有响应速度快、稳定性好、维护简单、可实时监测等优点。本发明可对低浓度气体进行实时监测。
【IPC分类】G01N21/31, G01N21/17, G01N21/03
【公开号】CN105300889
【申请号】CN201510762225
【发明人】张治国, 周雪, 虞佳, 高强, 秦峰, 郑仰东
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月10日