[实用新型]吸收光谱检测系统

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种吸收光谱检测系统，具体涉及一种用于微量气体成分测量的吸收光谱检测系统。

背景技术

    光谱技术作为研究物质基本特性的一种方法，被广泛用于有机化合物、高分子聚合物和无机化合物等各种天然及人工合成产物的定性、定量分析等各种领域，到20世纪初，传统光谱学已经十分成熟并在冶金、电子、化工、医药、食品等工业部门都成为相当重要的分析手段。但传统的吸收光谱技术由于受光源性能的影响，其发展受到了很大的限制，而且，根据朗伯比尔定律，对于一些吸收系数小的物质来说，要用传统的吸收光谱技术检测，需要有很长的吸收路径才能有效检出，这无论是在实验室研究还是在实际应用上，都是无法达到的。因此，对一些吸收系数很小或是含量很低的待测物质来说，传统的吸收光谱技术是无能为力的。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有吸收光谱技术无法对弱吸收进行微量检测的缺陷，提供一种吸收光谱检测系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种吸收光谱检测系统，包括光学系统和控制与数据采集系统；所述光学系统包括激光器、光隔离器、光纤分束器、光纤准直器、凸透镜、吸收池和光电探测器；所述激光器发出的激光束依次通过光隔离器、光纤分束器，并被光纤分束器分成两束，一束通过光纤跳线直接导入波长测量装置，另一束经光纤准直器和凸透镜耦合到吸收池，透过吸收池的激光经另一凸透镜后，聚焦到光电探测器；

所述吸收池是一个稳定光学谐振腔，包括主体和固定在主体两侧的平凹镜，其中一侧的平凹镜固定与主体连接的压电陶瓷管上； 

所述控制与数据采集系统包括工控机、信号发生模块、压电陶瓷驱动模块、数据采集卡和激光器控制系统；所述光学系统中光电探测器的输出端信号经数据采集卡输入工控机；所述激光器经激光器控制系统与工控机连接；所述压电陶瓷管经压电陶瓷驱动模块及信号发生模块与工控机连接。

本实用新型的进一步改进在于：激光器控制系统包括温控板和电流板，温控板和电流板分别接工控机的控制端。激光器采用DFB半导体激光器。吸收池是一个封闭式稳定光学谐振腔，构成谐振腔的两平凹镜的凹面镀高反膜。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：用封闭式稳定光学谐振腔做吸收池，耦合到吸收池内的激光束在吸收池内来回反射，每反射一次，吸收池内的介质对光的吸收光程就增加一倍，构成光学谐振腔的平凹镜的凹面镀高反膜，可以使激光在腔内来回反射多次，从而在有限的空间内有效地增加了介质的吸收光程，进而可以用于对微量成分和弱吸收物质的检测；利用压电陶瓷驱动模块控制加载在压电陶瓷管上的电压，通过扫描加载在压电陶瓷管上的电压，可以实现对压电陶瓷管长度的伸缩调节，从而调节吸收池的长度，当吸收池的长度是激光半波长的整数倍时，激光就能有效耦合到吸收池内；同时采用电流板和温控板控制半导体激光器，利用激光波长和注入电流、工作温度的对应关系，能有效控制输出激光的波长；通过工控机收集数据采集卡传来的信号，并转化为吸收光谱图。

附图说明

图1为本实用新型吸收光谱检测系统的结构框图。

图中，1-激光器，2-光隔离器，3-光纤分束器，4-光纤准直器，5-凸透镜，6-吸收池，7-光电探测器，8-工控机，9-信号发生模块，10-压电陶瓷驱动模块，11-压电陶瓷管，12-数据采集卡，13-平凹镜，14-电流板，15-温控板，16-波长测量装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型吸收光谱检测系统进行详细说明。

本实用新型吸收光谱检测系统包括光学系统和控制与数据采集系统；光学系统包括激光器1、光隔离器2、光纤分束器3、光纤准直器4、凸透镜5、吸收池6和光电探测器7。激光器1采用DFB半导体激光器，发出的激光通过光纤跳线依次经过光隔离器2、光纤分束器3，经光纤分束器3分成两束，一束通过光纤跳线直接导入波长测量装置16，另一束经光纤准直器4和凸透镜5耦合到吸收池，由吸收池出来的激光经另一凸透镜后，聚焦到光电探测器7。吸收池6是一个封闭式稳定光学谐振腔，由主体和主体两端的两块高反射率平凹镜13组成，两平凹镜13的凹面镀高反膜，前端的平凹镜直接固定在主体上，后端的平凹镜固定连接在一压电陶瓷管11上，然后通过压电陶瓷管沿轴向固定在主体上。