[发明专利]激光检测系统和方法

说明书

一种激光检测系统包括：多个激光器，其中每个激光器被配置成产生用于激发一种或多种不同的化合物的相应激光束；用于容纳一定体积的样品气体的样品单元；至少一个引导装置，其被配置成将激光束引导到样品单元，其中所述至少一个引导装置被配置成将激光束沿着共同的光学路径引导到样品单元，以及用于检测从样品单元输出的光的检测器设备。

技术领域

本发明涉及一种激光检测系统和方法，例如用于基于激光吸收光谱进行气体分析的系统和方法。

背景技术

连续排放监测仪器越来越多的需要用于监测在各种工业场所(例如在发电厂、处理工业工厂和商业运输设施)中的工业污染输出。该需求源于例如对效率的提高、健康和安全方面的考虑和法律的要求。理想的是可以获得对一系列被排放的化合物的测量，这些化合物例如：二氧化硫，氮氧化物，一氧化碳，二氧化碳，甲烷，水和氧气。

已知的气体分析系统仅对于单一化合物或少数的化合物是敏感的。为了使用已知的系统来测量多种化合物，可能需要安装多个不同的连续排放监测仪器。这是低效率的、复杂的并占用大量的空间。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种激光检测系统，其包括：多个激光器，其中每个激光器被配置成产生用于激发一种或多种不同的化合物的相应激光束；用于容纳一定体积的样品气体的样品单元；至少一个引导装置，其被配置成将激光束引导到样品单元，其中所述至少一个引导装置被配置成将激光束沿着共同的光学路径引导到样品单元，和用于检测从样品单元输出的光的检测器设备。

所述至少一个引导装置可包括多个光学元件，其被布置成使得对于每一个激光束而言，相应的至少一个光学元件被布置成沿着共同的光学路径引导所述激光束。

多个光学元件可被大体布置在一条直线上。

所述多个光学元件可被布置成使得在所述共同光学路径上激光束可重叠它们直径的至少90％，任选地它们直径的至少50％，任选地它们直径的至少20％，任选地它们直径的至少10％。激光束可包括红外光、可见光、任何其它合适波长的光或来自电磁波谱的任何合适部分的光。

每个激光器可被布置成使得在操作过程中每个激光器将其激光束在大体垂直于所述直线的方向上传递到相应的至少一个光学元件。至少一个激光器或任选每个激光器可包括量子级联激光器。

至少一个所述光学元件可包括平面或非楔形的光学元件。任选地，每个光学元件可包括相应的平面或非楔形的光学元件。

多个光学元件可包括至少一个反射镜，任选地至少一个部分反射镜和/或至少一个分色镜。

每个光学元件可具有在0.1mm至1mm范围内的厚度。

光学元件可被串联布置，并且可被配置成使得在操作过程中每个光学元件将激光束从与其相关联的激光器引导到所述共同的光学路径，和/或引导或允许激光束沿着所述共同的光学路径从串联的之前的光学元件通过。

至少一个光学元件或任选每个光学元件可至少部分是反射性的并且至少部分是透射性的。

所述至少一个引导装置可包括在所述多个光学元件中的最后一个和样品单元之间且被配置成将激光束引导到所述光学单元内的导向光学器件。

所述检测设备可包括多个检测器，每个检测器被配置成检测相应波长或波长范围的辐射。

该系统还可包括控制器，其被配置成控制所述多个激光器的操作，以使得激光束为在时间上交错的脉冲激光束。

所述控制器可被配置成使得检测设备和所述激光器的操作同步，从而获得一系列的检测信号，每个检测信号与所述激光器中的相应一个相关联。