申请/专利权人：安徽大学

申请日：2020-11-03

公开（公告）日：2024-01-16

公开（公告）号：CN112147098B

主分类号：G01N21/31

分类号：G01N21/31;G01N21/45

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.16#授权;2021.01.15#实质审查的生效;2020.12.29#公开

摘要：本发明公开了一种基于反常色散效应的气体种类与浓度检测系统，该系统包括扫描光源，扫描波长范围应大于特定气体的反常色散区，即所述吸收区；发出的激光经过第一耦合器分成两束光，一束光通过长程吸收池，另一束光通过参考光路，两束光在第二耦合器处相汇并干涉；干涉信号经光电探测器后转换为电信号，电信号进入信号解调模块解调出相位和强度变化。本发明在保留气体吸收光谱法探测方法的基础上，引入了干涉检测技术。基于气体的反常色散效应，气体在吸收区附近的吸收系数和折射率发生大幅度变化，据此可以用干涉信号的相位和幅值变化表征气体的种类和浓度，提高系统检测灵敏度。

主权项：1.一种基于反常色散效应的气体种类与浓度检测系统的工作方法，其特征在于，所述基于反常色散效应的气体种类与浓度检测系统包括扫描激光器1、长程吸收池3、第一耦合器2、第二耦合器4、光电探测器5、参考光路6与解调模块9；该检测系统的工作方法为：步骤一，改变扫描激光器1输出的激光波长，生成激光信号；步骤二，所述激光信号经过第一耦合器2分成两束，其中一束光通过长程吸收池3，另一束光通过参考光路6，两束光在第二耦合器4处发生干涉并生成干涉信号；步骤三，通过光电探测器5将所述干涉信号转换为电信号；步骤四，解调模块9对所述的电信号进行信号解调，得到干涉信号的强度与相位变化；步骤五，根据所述干涉信号的幅值和相位变化分析气体种类与浓度；步骤五中根据所述干涉信号的幅值和相位变化分析气体种类与浓度的具体方法为：干涉信号的光强为： 其中，I1λ与I2是通过长程吸收池3和参考光路6两束光的强度，nλ和n分别为长程吸收池3和参考光路6的折射率，Ls和Lr分别为长程吸收池3和参考光路6的长度，λ为光源的波长；光源从波长λ1扫描至λ2，气体的吸收系数发生改变，I1λ大小受吸收系数影响；可以根据干涉信号中大小分析气体的吸收区波带位置及吸收系数变化，据此分析出气体的种类与浓度；光源从波长λ1扫描至λ2，干涉信号前后相位差为： 吸收区带宽较窄，忽略波长λ变化的影响；改变气体浓度，由于反常色散效应，折射率变化大与正常色散区，光源扫描前后相位存在大幅度变化，可以根据干涉信号前后相位差进一步分析出气体的浓度；长程吸收池3设置有一个长程吸收池进气口7与一个长程吸收池出气口8，长程吸收池3的工作方法为：待测气体自长程吸收池进气口7充入其中，一束光从长程吸收池3的一端输入，穿过待测气体后从长程吸收池3的另一端输出；所述参考光路6为石英光纤；所述参考光路6为空间光束；所述干涉信号发生的幅值变化与气体吸收区的波带位置及气体的吸收系数有关，据此分析出气体的种类和浓度；所述干涉信号的相位变化与气体的折射率有关，据此进一步分析气体的浓度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 安徽大学 一种基于反常色散效应的气体种类与浓度检测系统

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