[发明专利]一种光程在线标定式腔增强型大气痕量气体探测系统

权利要求书

1.一种光程在线标定式腔增强型大气痕量气体探测系统，其特征在于包括：光源驱动装置、光源、带通滤光片、第一非球面透镜、第一光阑、光学腔、第二光阑、第二非球面透镜、一分二型光纤束、光谱探测器和光衰减信号检测装置；其中，光学腔由两块高反射率平凹反射镜组装而成，反射膜在凹面，两凹面相对视，光学腔是封闭的，并留有进气孔和出气孔；光源经光源驱动装置驱动后发光，发出的光通过带通滤光片滤去测量波段以外的光后，经过第一非球面透镜准直，并经第一光阑限制孔径后耦合进入光学腔内，光在腔内来回多次发射增加吸收光程，从光学腔另一侧透射出去的光，经第二光阑限制孔径后被第二非球面透镜聚焦到一分二型光纤束的入射端面上，光纤束的一个出射端接光谱探测器，另一出射端接光衰减信号检测装置。

2.根据权利要求1所述的一种光程在线标定式腔增强型大气痕量气体探测系统，其特征在于：所述的光源驱动装置由窄脉冲电流源、恒定电流源和电子开关组成；在电子开关的控制下，选择窄脉冲电流源或恒定电流源驱动光源发光；当采用窄脉冲电流驱动光源发光时，从光学腔透射出去的光强随时间呈衰减变化，此衰减光强由光衰减信号检测装置检测，检测结果反映被测气体的吸收光程；当选择恒定电流驱动时，从光学腔透射出去的光由光谱探测器进行采集，采集结果反映被测气体的柱浓度，将柱浓度除以吸收光程，便得到被测气体的浓度值；由于吸收光程的标定不需要改变测量光路和装置，只需将光源驱动方式切换到窄脉冲电流驱动下即可，所以吸收光程的标定是在线式的。

3.根据权利要求1所述的一种光程在线标定式腔增强型大气痕量气体探测系统，其特征在于：所述光衰减信号检测装置由光电倍增管、信号放大器和数据采集器组成；光电倍增管的感光窗口对准一分二型光纤束的一个出射端面，光信号经光电倍增管转换成电流信号后，从光电倍增管的输出端输出，输出的电流信号接到信号放大器的输入端，信号放大器的输出端接数据采集器的输入端，信号被数据采集器采集后得到光信号衰减时间τ，τ表示光从初始光强衰减到1/e时所需的时间，将衰减时间τ乘以光速c便得到吸收光程L，e是自然对数函数的底数。

4.根据权利要求1所述的一种光程在线标定式腔增强型大气痕量气体探测系统，其特征在于：所述两块高反射率平凹镜的反射率大于99.9%。

5.根据权利要求1所述的一种光程在线标定式腔增强型大气痕量气体探测系统，其特征在于：所述光源为半导体发光二极管，光源辐射光谱的半高宽在15nm至30nm之间。

6.根据权利要求1所述的一种光程在线标定式腔增强型大气痕量气体探测系统，其特征在于：所述一分二型光纤束入射一端由五芯光纤组成，出射一端是单芯光纤，出射另一端是四芯光纤。