[发明专利]基于宽带红外光源的调制吸收光谱气体检测装置及方法

摘要

本发明提供了一种基于宽带红外光源的调制吸收光谱气体检测装置及方法，装置包括恒流驱动模块、宽带红外光源、第一凸透镜、气室、进气管、出气管、第二凸透镜、压力控制器、气泵、光栅模块、PZT、PZT驱动模块、探测器、锁相放大器、数据采集卡、微控制器。方法包括利用光栅模块对气体吸收后的宽带红外光信号进行精密分光处理，同时利用PZT对出射光信号进行扫描/调制式的“筛选”处理并输出探测，再利用锁相放大器提取出二次谐波信号表征气体浓度。本发明还提供了宽带红外光源的归一化输出光谱进行测试及定标的辅助装置和方法。本发明为研制基于宽带红外光源的低成本、高选择性与高灵敏的调制吸收光谱气体检测装置提供了新型解决方案。

主权项

一种基于宽带红外光源的调制吸收光谱气体检测装置，包括宽带红外光源，其特征在于，所述基于宽带红外光源的调制吸收光谱气体检测装置还包括控制模块、第一凸透镜、第二凸透镜、气室、光栅模块、探测器、PZT微位移器；所述控制模块包括微控制器、恒流驱动模块、数据采集卡、锁相放大器，所述气室包括第一窗口、第二窗口、进气管、出气管、压力控制器、气泵，所述光栅模块包括第一不透光挡板、第二不透光挡板、反射光栅、第一平凹镜、第二平凹镜，第一不透光挡板上设有第一狭缝，第二不透光挡板上设有第二狭缝，所述PZT微位移器包括PZT、PZT驱动电路、扫描信号产生电路、加法器电路、调制信号产生电路；恒流驱动模块的输入端与微控制器电连接，恒流驱动模块的输出端与宽带红外光源电连接，第一窗口和第二窗口分别设置在气室的两侧，第一凸透镜设置在宽带红外光源与第一窗口之间，第二凸透镜设置在第二窗口与第一狭缝之间，气室的进气孔通过进气管与压力控制器连接，气室的出气孔通过出气管与气泵连接，第一平凹镜用于将通过第一狭缝入射到光栅模块中的汇聚光进行反射后变为平行光，然后入射到反射光栅上，反射光栅用于将红外光进行色散，然后反射到第二平凹镜上，第二平凹镜用于对反射光栅各点色散的光线按照波长进行反射汇聚，然后入射到带第二狭缝的第二不透光挡板上，第二狭缝用于将对应第二狭缝位置的波长的光有选择性的透射出光栅模块，并入射到探测器上，PZT与第二不透光挡板粘接，探测器的输出端和调制信号产生模块的输出端分别与锁相放大器的两个输入端电连接，锁相放大器的输出与数据采集卡的输入电连接，数据采集卡的输出与微控制器的输入电连接，调制信号产生电路的输入端和扫描信号产生电路的输入端与微控制器的两个输出分别电连接，调制信号产生电路的输出端和扫描信号产生电路的输出端与加法器电路的两个输入端分别电连接，加法器的输出端与PZT驱动电路电连接，PZT驱动电路的输出端与PZT电连接。