[发明专利]一种基于光栅调谐光源的气体检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于光栅调谐光源的气体检测装置，包括：可调谐激光器(1)，光声池(4)，可调谐激光器(1)用于提供多种波段且功率稳定的激光，光声池(4)包括进光透镜(3)，出光透镜(5)，进气口(7)，出气口(9)，激光通过进光透镜(3)和出光透镜(5)进出光声池(4)，光声池(4)内部充待测气体，待测气体通过进气口(7)和出气口(9)进出光声池(4)；其特征在于：

所述气体检测装置还包括光栅(2)和光谱仪(6)；可调谐激光器(1)，光栅(2)和光声池(4)布置在同一水平位置；

其中，光栅(2)设置在可调谐激光器(1)和光声池(4)之间，用于分散可调谐激光器(1)提供的多种波段的激光，通过改变光栅(2)的角度得到不同波长的激光；

光谱仪(6)设置在光栅(2)和光声池(4)之间，用于检测通过光栅(2)分散之后的激光的波长。

2.根据权利要求1所述的基于光栅调谐光源的气体检测装置，其特征在于：

所述气体检测装置还包括麦克风(8)和音频放大器(10)，麦克风(8)的一端与光声池(4)连接，麦克风(8)的另一端与音频放大器(10)连接，麦克风(8)用于收集光声池(4)内部的光声信号，音频放大器(10)用于放大光声信号。

3.根据权利要求2所述的基于光栅调谐光源的气体检测装置，其特征在于：

所述气体检测装置还包括数字示波器(11)，数字示波器(11)与音频放大器(10)连接，数字示波器(11)用于测量电信号并显示。

4.根据权利要求3所述的基于光栅调谐光源的气体检测装置，其特征在于：

所述气体检测装置还包括上位机(12)，上位机(12)与数字示波器(11)连接，上位机(12)用于记录光声信号。

5.根据权利要求1所述的基于光栅调谐光源的气体检测装置，其特征在于：

所述气体检测装置还包括微音器，微音器安装在光声池中间部位，用于测量产生的声信号。

6.根据权利要求1所述的基于光栅调谐光源的气体检测装置，其特征在于：

进光透镜(3)的半径小于5mm。

7.一种基于光栅调谐光源的气体检测方法，利用权利要求1至6任一项所述的一种基于光栅调谐光源的气体检测装置而实现，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，打开可调谐激光器和光谱仪；

步骤2，调整光栅角度，通过光谱仪分析得出目标波长对应的光栅角度；

步骤3，关闭光谱仪，让激光射入光声池并打开微音器、音频放大器、数字示波器和上位机；

步骤4，通过进气口和出气口换气，将要测量的不同浓度的标准气体通入光声池，产生的光声信号被上位机记录并标定；

步骤5，利用进气口和出气口，将待测气体通入，通过产生的光声信号判断待测气体的浓度。