[实用新型]一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置

说明书

本实用新型公开了一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置，包括连续波二极管激光器调制部分、多组份气体分离预处理部分、衰荡腔以及数据采集和处理模块；所述连续波二极管激光器调制部分用于产生激光并将激光调制后输出至衰荡腔；所述多组份气体分离预处理部分用于将多组份气体进行分离并将分离出的一种气体输入衰荡腔进行检测；所述衰荡腔用于实现腔模与激光谐振，使激光模式与衰荡腔模式发生周期性匹配；所述数据采集和处理模块用于采集和处理数据结果并进行显示。本实用新型实现了对现场的多组份气体同位素进行精确实时在线连续检测，检测精度高、响应时间短、体积小、成本低，便于野外长期监测，适合于各种应用环境。

技术领域

本实用新型属于石油勘探和环保设备技术领域，涉及到烷烃及非烃气体同位素检测、气体同位素成分分析，具体涉及一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置。

背景技术

激光气体分析检测可以进行气体浓度检测，激光输出波长与工作电流和工作温度有关，一些现场环境温度变化较大，会使激光器输出波长发生变化，导致被测气体吸收峰发生漂移。在低浓度的测量中，有时无法判断是实际浓度过低还是激光器波长漂移出扫描范围，导致产生误测。

现有的同位素气体主要采用的是质谱的检测技术方法，解决了激光气体分析检测的一些问题，但是需要用到质谱仪，现有的质谱仪存在价格昂贵、体积大、只对有限的气体同位素进行检测、不适用于现场检测等问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置，实现了对现场的多组份气体同位素进行精确实时在线连续检测，能够同时对油气勘探过程中的13δC1、13δC2、13δC3以及二氧化碳的碳气体同位素进行检测，其检测精度高、响应时间短、体积小、成本低，便于野外长期监测，适合于各种应用环境；并结合多组份气体预分离与处理系统能够实现多组份同位素气体检测。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种光腔衰荡光谱多组份气体同位素实时检测装置，包括连续波二极管激光器调制部分、多组份气体分离预处理部分、衰荡腔以及数据采集和处理模块；所述连续波二极管激光器调制部分用于产生激光并将激光调制后输出至衰荡腔；所述多组份气体分离预处理部分用于将多组份气体进行分离并将分离出的一种气体输入衰荡腔进行检测；所述衰荡腔用于实现腔模与激光谐振，使激光模式与衰荡腔模式发生周期性匹配；所述数据采集和处理模块用于采集和处理数据结果并进行显示。

优选地，所述连续波二极管激光器调制部分包括激光器、光隔离器、准直器和声光调制器，所述激光器用于产生激光，所述光隔离器用于阻止激光束反馈回激光器，所述准直器用于使光束聚焦在衰荡腔的中心并使光束腰最小化，所述声光调制器用于将准直后的激光进行调制然后进入衰荡腔。

优选地，所述多组份气体分离预处理部分包括样品气、干燥剂、过滤器、稳压阀、定量管、预分离色谱柱、主色谱柱和电磁阀，所述样品气经干燥剂干燥后进入过滤器，然后通过稳压阀后进入定量管，预分离色谱柱用于对气体进行预分离，主色谱柱用于分离出其中的一种气体，分离出的一种气体由电磁阀输出到衰荡腔进行检测。

优选地，所述衰荡腔是一个45cm长的稳定腔，包括两个相同反射率的凹面镜，反射镜的曲率半径为1m，反射率为99.99％。

进一步地，所述衰荡腔采用扫描谐振腔的腔长实现腔模与激光谐振，通过调整PZT移动入口腔镜来调节衰荡腔的腔长，使激光模式与衰荡腔模式发生周期性匹配。

优选地，所述数据采集与处理模块包括主控制单元、聚焦镜、探测器、放大和滤波设备、AD采样，所述主控制单元用于控制整个检测装置、接收所有数据并进行处理，所述聚焦镜用于将衰荡腔中透射出去的光进行聚焦，所述探测器用于检测聚焦后的光，所述放大和滤波设备用于对探测器的输出信号进行放大和滤波，放大和滤波后的信号经AD采样后进入到主控制单元进行处理。