一种多组份痕量气体浓度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于吸收光谱法测量技术领域，具体涉及一种多组份痕量气体浓度测量装置。
【背景技术】
[0002]根据光谱吸收理论，每一种分子都有对应的多个特征吸收峰，在特征吸收峰附近，分子吸收比较强。不同的分子由于组分和结构差异，其转动、振动和电子光谱也有区别，导致不同气体的特征吸收峰的分布不尽相同，而且同一气体不同特征峰之间的吸收强度也有很大差别。光谱吸收理论正是基于特征峰之间的分布差异来探测不同气体的浓度。
[0003]半导体激光器由于其波长能在一定范围内连续调节，非常适合光谱吸收技术。一方面可以在特征吸收峰值范围内测量不同波长处的吸收强度来拟合测量中的误差；另一方面可以测量几个相距较近的特征峰的吸收，从而实现多组分测量。半导体激光器通过电流和温度变化改变激光器中布拉格光栅的晶格间距来调节波长，晶格间距通常变化幅度很小，导致激光器可调节的波长范围很小，一般为5-20nm。这么小的范围是不能满足大多数多组分气体浓度的探测需求的。当多组分气体中几种分子的特征吸收峰的间距较大，单一的半导体激光器便不能满足多组分气体浓度的探测需求。
[0004]另外，光谱吸收技术中，为提高干净背景下待测气体的探测精度有两种办法可行，一是选择工作在吸收强烈的特征吸收峰处，二是增加吸收距离。由于当选定待测气体后其特征吸收峰就固定了，而要选择一个背景较为干净的特征峰就更为不易，往往不能满足吸收强烈的要求，所以一般采用增加吸收距离来提高探测精度。
[0005]基于上述两点考虑，现有技术中的多组份痕量气体浓度测量装置一般由多个半导体激光器、多个准直隔离器、多个模式匹配镜、多个反射谐振腔、多个折转镜、光电探测器和数据处理模块组成，每个半导体激光器发射的光束依次经一个准直隔离器、一个模式匹配镜、一个反射谐振腔、一个折转镜后入射光电探测器，经光电探测器转换成电信号后进入数据处理模块进行光谱分析。但是，一方面，由于反射谐振腔所使用的高反射率的反射镜(反射率一般在0.9999以上)和微位移机构价格昂贵，所以造成装置成本高，另一方面，由于多个反射谐振腔分别抽样，容易引起测量误差，导致检测结果不准确。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是解决现有技术中多组份痕量气体浓度测量装置成本高、测量结果不准确的技术问题，提供一种多组份痕量气体浓度测量装置。
[0007]本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下。
[0008]多组份痕量气体浓度测量装置，包括第一半导体激光器、第二半导体激光器、分束镜、第一折转镜、准直隔离器、模式匹配镜、反射谐振腔、光电探测器和数据处理模块；
[0009]所述第一半导体激光器和第二半导体激光器分别工作在η λ ^ η λ ^2或者η λ。/4覆盖的反射率为0.9999以上的波长范围内，η为反射谐振腔内多层膜反射镜的等效折射率，λ^为反射谐振腔内多层膜反射镜的中心波长；
[0010]所述装置的光路走向为:第一半导体激光器发射的光束经光纤传输至分束镜，经分束镜透射，第二半导体激光器发射的光束经光纤传输至第一折转镜，经第一折转镜折转后，入射分束镜并经分束镜反射，分束镜输出的透射光和反射光依次经准直隔离器、模式匹配镜和反射谐振腔后入射光电探测器，光电探测器将接收的光信号转换成电信号并传输至数据处理模块，数据处理模块对接收的电信号进行分析。
[0011]进一步的，所述装置还包括第二折转镜，所述光束经反射谐振腔后，先经第二折转镜折转，再入射光电探测器。
[0012]进一步的，所述光电探测器为一个，且响应度覆盖第一半导体激光器和第二半导体激光器的工作波长；或者为两个，且一个光电探测器的响应度覆盖第一半导体激光器的工作波长，另一个光电探测器的响应度覆盖第二半导体激光器的工作波长，两个光电探测器并联。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0014]1、本发明的多组份痕量气体浓度测量装置采用两个半导体激光器，既可以通过切换不同的激光器的方式，测量特征吸收峰的间距较远的几种分子，也可通过调节单一的激光器，测量特征吸收峰相距较近的几种分子，或者拟合一个特征吸收峰值范围中的测量误差;
[0015]2、本发明的多组份痕量气体浓度测量装置光源位置固定，便于光路的保持；
[0016]3、本发明的多组份痕量气体浓度测量装置将两个半导体激光器通过一个反射谐振腔增加吸收距离，既降低了设备成本，又能保证一次抽样就能获取多种气体组份的浓度，避免了气体流动等因素带来的误差。
【附图说明】
[0017]图1为反射谐振腔的多层膜反射镜的反射率随波长变化曲线；
[0018]图2为本发明的多组份痕量气体浓度测量装置的结构示意图；
[0019]图中，101、第一半导体激光器，102、第二半导体激光器，2、分束镜，3、第一折转镜，
4、准直隔离器，5、模式匹配镜，6、反射谐振腔，601、微位移机构，602、多层膜反射镜，7、第二折转镜，8、光电探测器，9、数据处理模块。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图进一步说明本发明。
[0021]如图2所示，本发明的多组份痕量气体浓度测量装置，主要包括:第一半导体激光器101、第二半导体激光器102、分束镜2、第一折转镜3、准直隔离器4、模式匹配镜5、反射谐振腔6、第二折转镜7、光电探测器8和数据处理模块9。其中，第一半导体激光器101和第二半导体激光器102的工作波段可以在同一段高反射率(本发明定义高反射率为反射率在0.9999以上)波段也可以在不同段高反射率波段，依据实际需要设置即可，为保证能通过同一个反射谐振腔6增加吸收距离，第一半导体激光器101和第二半导体激光器102均工作在η λ r η λ ^2或者η λ 覆盖的高反射率波长范围内，η为反射谐振腔6内多层膜反射镜602的等效折射率，λ ^为反射谐振腔6内多层膜反射镜602的中心波长；第一半导体激