[发明专利]便携式中红外高灵敏度多组分气体测量分析系统

权利要求书

1.一种便携式中红外高灵敏度多组分气体测量分析系统，其特征在于，包括光参量振荡器、吸收池和数据处理系统；

所述光参量振荡器的光经分束器A分为两路，一路经吸收池、探测器A后，探测器A分别连接数据处理系统和数字锁相放大器，数字锁相放大器与数据处理系统连接；另一路连接有分束器B，并分为两路，两路分别经探测器B和迈克尔逊干涉仪连接至数据处理系统；

所述数据处理系统还连接有电流驱动模块和温度控制模块，所述电流驱动模块和温度控制模块均与光参量振荡器连接；

当测量窄分子光谱时，数据处理系统向温度控制模块和电流驱动模块传输温度设定命令和电流调制参数，光参量振荡器发出的激光经吸收池、探测器A转换为电信号，通过数字锁相放大器处理获得二次谐波信号，此时数据处理系统采集数字锁相放大器处理后的信号，并根据二次谐波信号与大气浓度的线性关系表反演得到浓度信号；

当测量宽分子光谱时，数据处理系统向温度控制模块传输温度调节命令，实现对激光器波长宽范围的扫描，光参量振荡器发出的激光分三路，分别经过迈克尔逊干涉仪、探测器B和吸收池，三路信号经数据处理系统采集，三路信号分别表示为I(t,v)，I(t,T)，I_m(t,v,T)，分别为激光频率的实时信号、激光强度的实时信号以及激光测量结果信号，首先通过I_m(t,v,T)减去a*I(t,T)删除激光强度本底信号，获得中间处理信号I_m(t,v)，利用I(t，v)中的时间与中间处理信号I_m(t,v)的时间数据，确定在同一时间下I_m(t,v)的激光频率和信号强度，得到所测量的吸收强度，并根据气体分子标准数据库的气体分子吸收截面计算得到浓度信号，其中，a为I_m(t,v，T)和I(t，T)的背景幅度比。

2.根据权利要求1所述的便携式中红外高灵敏度多组分气体测量分析系统，其特征在于，所述光参量振荡器包括可调谐蝶形半导体激光器、光纤放大器、激光透镜和高反射率环形泵浦腔，所述高反射率环形泵浦腔包括高反射镜片A、MgO:PPLN晶体、高反射镜片B、高反射镜片C、标准具和高反射镜片D；

可调谐蝶形半导体激光器发出的激光通过光纤放大器放大后，经激光透镜整形后，进入高反射率环形泵浦腔，依次经过高反射镜片A、MgO:PPLN晶体、高反射镜片B、高反射镜片C、标准具、高反射镜片D，又返回至高反射镜片A、MgO:PPLN晶体、高反射镜片B，耦合输出中红外波段激光。

3.根据权利要求2所述的便携式中红外高灵敏度多组分气体测量分析系统，其特征在于，高反射镜片A、高反射镜片B、高反射镜片C、高反射镜片D均采用CaF₂材料；

高反射镜片A、高反射镜片C、高反射镜片D的镀膜参数均为：一面镀有1064nm波长的高透膜，其透过率大于95％，另一面镀有1.3-5.0μm波长的高反膜，其反射率大于99％；

高反射镜片B的镀膜参数为：一面镀有1064nm波长,1.3-2.1μm波长的高反膜，反射率分别大于99％和99.5％，另一面镀有2.1-5.0μm波长的高透膜，透过率大于90％；

MgO:PPLN晶体为非线性晶体，镀膜参数为：在晶体的输入端面镀有1064nm波长的高透膜，其透过率大于95％，在晶体的输出端面镀有1.3-5.0μm的高透膜，其透过率大于95％。

4.根据权利要求1所述的便携式中红外高灵敏度多组分气体测量分析系统，其特征在于，所述分束器A的分束比为45/55，其中55％能量的光信号耦合进入吸收池，45％能量的光信号进入分束器B。

5.根据权利要求1所述的便携式中红外高灵敏度多组分气体测量分析系统，其特征在于，所述分束器A和分束器B的型号为Thorlabs PB145B4。

6.根据权利要求1所述的便携式中红外高灵敏度多组分气体测量分析系统，其特征在于，所述吸收池的两个通光面为透明的石英玻璃，沿光路方向第一个石英玻璃的激光输出面，以及第二个石英玻璃的激光输入面均镀有高反膜。