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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本申请公开了一种离轴多通道宽范围痕量气体浓度检测装置及方法，涉及红外半导体激光吸收光谱检测领域，该装置中电路模块包括信号激励单元、计算单元和至少一个数据模组；光学模块包括谐振腔气室和至少一个激光模组，谐振腔气室的两侧均设置有球面透镜组；球面透镜组包括若干环球面透镜，一类待测气体对应一环球面透镜，本申请在谐振腔气室实现痕量气体的多组分浓度检测，可不依赖时分复用技术，直接将激光光谱同时耦合到多通道谐振腔气室中，大大降低了气体测量的复杂性，简化了系统结构、降低系统成本，提高了检测系统的时间分辨率、检测效率和经济效益。

主权项：1.一种离轴多通道宽范围痕量气体浓度检测装置，其特征在于，所述离轴多通道宽范围痕量气体浓度检测装置包括光学模块和电路模块；电路模块包括信号激励单元、计算单元和至少一个数据模组；数据模组包括激光温度电流控制器、光电探测器和锁相放大器；光学模块包括谐振腔气室和至少一个激光模组；激光模组包括激光器、激光准直器和汇聚透镜；谐振腔气室的两侧均设置有球面透镜组；球面透镜组包括若干环球面透镜；球面透镜组的最内环的球面透镜为一球面；各嵌套的球面透镜上的光斑各自独立成环，各环之间不发生干涉；谐振腔气室上设置有进气口和出气口；进气口用于通入待测目标气体；出气口用于流出待测目标气体；待测目标气体包括若干类待测气体；一激光模组对应一环球面透镜；每一球面透镜的镀膜参数与球面透镜对应的一类待测气体的吸收谱线相应波长相对应；信号激励单元用于产生中心类待测气体对应的输入信号组，输入信号组包括低频锯齿波调谐信号、第一正弦波信号和第二正弦波信号；第二正弦波信号的频率为第一正弦波信号的频率两倍；激光温度电流控制器用于根据加信号输出驱动信号；加信号由低频锯齿波调谐信号和第一正弦波信号通过加法器得到；激光器用于根据驱动信号产生初始检测光，初始检测光的频率由中心类待测气体吸收谱线的中心频率确定；中心类待测气体为待测目标气体中任意一类待测气体；初始检测光通过谐振腔气室一侧的球面透镜组，进入谐振腔气室进行中心类待测气体的吸收谱线信号的扫描和高频正弦调制，中心类待测气体在谐振腔气室内吸收光强产生吸收作用后，经过谐振腔气室另一侧的球面透镜组射出出射光线信号；出射光线信号经汇聚透镜汇聚，由光电探测器获取，第一光电探测器获取的信号为所述中心类待测气体的吸收信号；锁相放大器用于根据所述中心类待测气体的吸收信号和第二正弦波信号得到所述中心类待测气体对应的二次谐波信号的二次谐波幅值；计算单元用于根据所述中心类待测气体对应的二次谐波信号的二次谐波幅值计算得到所述中心类待测气体的浓度。

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