[发明专利]一种基于光栅调谐光源的气体检测装置及方法

说明书

一种基于光栅调谐光源的气体检测装置及方法，装置包括：可调谐激光器，光声池，可调谐激光器用于提供多种波段且功率稳定的激光，光声池包括进光透镜，出光透镜，进气口，出气口，激光通过进光透镜和出光透镜进入光声池内部，光声池通过进气口和出气口更换光声池中的气体，光声池作为待测气体的载体，光声信号在此产生；还包括光栅和光谱仪，可调谐激光器，光栅，光谱仪和光声池在同一水平位置；其中，光栅设置在可调谐激光器和光声池之间，用于分散可调谐激光器提供的多种波段的激光，通过改变光栅的角度，得到不同波长的激光。此发明结构简单且准确性高，利用光栅对激光光源的波长进行调谐并通过光谱仪，确保调谐波长的准确性。

技术领域

本发明属于光声光谱气体检测领域，具体涉及一种基于光栅调谐光源的气体检测装置及方法。

背景技术

目前，有研究表明，可以利用气体的光声效应来对气体测量。在光声光谱气体检测系统中，检测系统能否满足多种气体在线检测是很重要的因素。例如：当变压器发生故障时，其内部SF₆产生化学反应产生多种分解组分，包括多种硫化物(例如:SO、SO₂、SOF₂等)。对于检测不同的气体，所需要选取的激光器的波长是不一样的，且测量不同气体中标定系数也是不一样的，因此，本文利用光栅和光谱仪，设计了一种可调谐光源的气体检测装置及方法。

现有技术1(CN103033493A)“一种可调谐荧光定量PCR检测系统”设光源、激发滤光片、二向色镜、透镜组、热循环系统、可调谐滤光片、调谐控制单元、面阵探测器和信息分析处理单元，能对所有样品进行多波长荧光检测成像。现有技术文件1的不足之处在于，该技术可调谐波长范围较小，仅在690～795nm之间，大多数气体检测均不能满足。此外，所设光源为LED灯或钨灯，该光源发出的光线为发射光，装置调谐困难，干扰较大。本发明利用光栅，可以对激光器的波长进行大范围的调谐，而且发出的激光为准直光，结构安装简单，受环境干扰较小。

现有技术2(CN107883895A)“多光源激光检测传感器及其检测方法”，包括：光源、成像透镜、图像传感器、激光功率控制器和检测信息处理器，所述的光源由至少二个激光发射装置构成，各激光发射装置均与激光功率控制器相连接，各激光发射装置发射的光面投射于待测物体表面形成线状光纹；各激光发射装置发射的面状激光位于同一平面内，且各激光发射装置的发射角度相交。该多光源激光检测传感器能有效降低被测表面的相对面的反光干扰及检测盲区、从而提高检测精度。现有技术文件2的不足之处在于，该发明采用多种光源，极大的提高了制作成本和安装难度。本发明仅一种光源，通过光栅对光源波长进行调谐，缩小了成本。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于光栅调谐光源的气体检测装置和方法，解决检测不同的气体，所需要选取的激光器的波长是不一样的问题，和测量不同气体标定系数也是不一样的问题，同时极大的提高了多种气体检测的准确性，实现多种气体在线检测。

本发明采用如下的技术方案。

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，光声池，可调谐激光器用于提供多种波段且功率稳定的激光，光声池包括进光透镜，出光透镜，进气口，出气口，激光通过进光透镜和出光透镜进出光声池，光声池内部充待测气体，待测气体通过进气口和出气口进出光声池；

还包括光栅和光谱仪，可调谐激光器，光栅和光声池在同一水平位置；

其中，光栅设置在可调谐激光器和光声池之间，用于分散可调谐激光器提供的多种波段的激光，通过改变光栅的角度，得到不同波长的激光；

光谱仪设置在光栅和光声池之间，用于检测通过光栅分散之后的激光的波长。

气体检测装置还包括麦克风和音频放大器，麦克风的一端与光声池连接，麦克风的另一端与音频放大器连接，麦克风用于收集光声池内部的光声信号，音频放大器用于放大光声信号。