专利名称：吸收光谱检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种吸收光谱检测系统，具体涉及一种用于微量气体成分测量的吸收光谱检测系统。
背景技术：
光谱技术作为研究物质基本特性的一种方法，被广泛用于有机化合物、高分子聚合物和无机化合物等各种天然及人工合成产物的定性、定量分析等各种领域，到20世纪初，传统光谱学已经十分成熟并在冶金、电子、化工、医药、食品等工业部门都成为相当重要的分析手段。但传统的吸收光谱技术由于受光源性能的影响，其发展受到了很大的限制，而且，根据朗伯比尔定律，对于一些吸收系数小的物质来说，要用传统的吸收光谱技术检测， 需要有很长的吸收路径才能有效检出，这无论是在实验室研究还是在实际应用上，都是无法达到的。因此，对一些吸收系数很小或是含量很低的待测物质来说，传统的吸收光谱技术是无能为力的。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有吸收光谱技术无法对弱吸收进行微量检测的缺陷，提供一种吸收光谱检测系统。为了达到上述目的，本实用新型提供了一种吸收光谱检测系统，包括光学系统和控制与数据采集系统；所述光学系统包括激光器、光隔离器、光纤分束器、光纤准直器、凸透镜、吸收池和光电探测器；所述激光器发出的激光束依次通过光隔离器、光纤分束器，并被光纤分束器分成两束，一束通过光纤跳线直接导入波长测量装置，另一束经光纤准直器和凸透镜耦合到吸收池，透过吸收池的激光经另一凸透镜后，聚焦到光电探测器；所述吸收池是一个稳定光学谐振腔，包括主体和固定在主体两侧的平凹镜，其中一侧的平凹镜固定与主体连接的压电陶瓷管上；所述控制与数据采集系统包括工控机、信号发生�？�、压电陶瓷驱动�？�、数据采集卡和激光器控制系统；所述光学系统中光电探测器的输出端信号经数据采集卡输入工控机；所述激光器经激光器控制系统与工控机连接；所述压电陶瓷管经压电陶瓷驱动�？榧靶藕欧⑸？橛牍た鼗�。本实用新型的进一步改进在于激光器控制系统包括温控板和电流板，温控板和电流板分别接工控机的控制端。激光器采用DFB半导体激光器。吸收池是一个封闭式稳定光学谐振腔，构成谐振腔的两平凹镜的凹面镀高反膜。本实用新型相比现有技术具有以下优点用封闭式稳定光学谐振腔做吸收池，耦合到吸收池内的激光束在吸收池内来回反射，每反射一次，吸收池内的介质对光的吸收光程就增加一倍，构成光学谐振腔的平凹镜的凹面镀高反膜，可以使激光在腔内来回反射多次，从而在有限的空间内有效地增加了介质的吸收光程，进而可以用于对微量成分和弱吸收物质的检测；利用压电陶瓷驱动�？榭刂萍釉卦谘沟缣沾晒苌系牡缪梗ü杓釉卦谘沟缣沾晒苌系牡缪梗梢允迪侄匝沟缣沾晒艹ざ鹊纳焖醯鹘冢佣鹘谖粘氐某ざ龋蔽粘氐某ざ仁羌す獍氩ǔさ恼妒保す饩湍苡行я詈系轿粘啬冢煌辈捎玫缌靼搴臀驴匕蹇刂瓢氲继寮す馄鳎眉す獠ǔず妥⑷氲缌�、工作温度的对应关系，能有效控制输出激光的波长；通过工控机收集数据采集卡传来的信号，并转化为吸收光谱图。
图1为本实用新型吸收光谱检测系统的结构框图。图中，1-激光器，2-光隔离器，3-光纤分束器，4-光纤准直器，5-凸透镜，6-吸收池，7-光电探测器，8-工控机，9-信号发生�？椋�10-压电陶瓷驱动�？椋�11-压电陶瓷管， 12-数据采集卡，13-平凹镜，14-电流板，15-温控板，16-波长测量装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型吸收光谱检测系统进行详细说明。本实用新型吸收光谱检测系统包括光学系统和控制与数据采集系统；光学系统包括激光器1、光隔离器2、光纤分束器3、光纤准直器4、凸透镜5、吸收池6和光电探测器7。 激光器1采用DFB半导体激光器，发出的激光通过光纤跳线依次经过光隔离器2、光纤分束器3，经光纤分束器3分成两束，一束通过光纤跳线直接导入波长测量装置16，另一束经光纤准直器4和凸透镜5耦合到吸收池，由吸收池出来的激光经另一凸透镜后，聚焦到光电探测器7。吸收池6是一个封闭式稳定光学谐振腔，由主体和主体两端的两块高反射率平凹镜13组成，两平凹镜13的凹面镀高反膜，前端的平凹镜直接固定在主体上，后端的平凹镜固定连接在一压电陶瓷管11上，然后通过压电陶瓷管沿轴向固定在主体上。控制与数据采集系统包括工控机8、信号发生模块9、压电陶瓷驱动�？�10、数据采集卡12和激光器控制系统；激光器控制系统包括温控板15和电流板14，温控板15和电流板14分别接工控机8的控制端。光学系统中光电探测器7的输出端输出信号，通过信号传输线经数据采集卡12输入工控机8 ；上述压电陶瓷管11经压电陶瓷驱动�？�10及信号发生模块9与工控机8连接。工控机8的系统控制软件分别通过信号传输线向电流板14和温控板15发出指令，电流板14和温控板15分别通过信号传输线向光源1提供工作温度和工作电流值，实现控制DFB半导体激光器输出波长的功能。DFB半导体激光器输出激光，通过光纤跳线依次导入光隔离器2和光纤分束器3。由光纤分束器3将激光分成两束，一束经过光纤跳线与波长测量装置相接，以便测量激光器的输出波长，找出激光波长与注入工作电流和工作温度的对应关系，进而完成对激光器1输出波长的定标；另一束通过光纤跳线导入光纤准直器 4，通过凸透镜5后耦合到吸收池6，吸收池6是一个封闭式稳定光学谐振腔，当激光耦合吸收池后，将在吸收池内来回反射，置于吸收池6内的待测气体样品因此多次吸收耦合到吸收池内的激光。吸收池6后端的平凹镜13固定在压电陶瓷管11上，工控机8的系统控制软件通过信号传输线向信号发生�？�9发出指令，信号发生�？�9输出具有一定波形的信号并通过信号传输线传递给压电陶瓷驱动�？�10进行放大，经过放大的驱动信号经高压信号线加载到压电陶瓷管11上，通过压电陶瓷管11的伸缩振动调谐吸收池6的长度，使激光有效耦合到吸收池6内。透过吸收池6的激光经凸透镜5聚焦到光电探测器7的光敏面上。光电探测器7将光信号转化为电信号后，通过信号传输线传入数据采集卡12，由数据采集卡 12将电信号转化为数字信号后，通过信号传输线传入工控机8记录，并通过数据处理软件转化为吸收光谱图。
权利要求1.一种吸收光谱检测系统，其特征在于包括光学系统和控制与数据采集系统；所述光学系统包括激光器、光隔离器、光纤分束器、光纤准直器、凸透镜、吸收池和光电探测器； 所述激光器发出的激光束依次通过光隔离器、光纤分束器，并被光纤分束器分成两束，一束通过光纤跳线直接导入波长测量装置，另一束经光纤准直器和凸透镜耦合到吸收池，透过吸收池的激光经另一凸透镜后，聚焦到光电探测器；所述吸收池是一个稳定光学谐振腔，包括主体和固定在主体两侧的平凹镜，其中一侧的平凹镜固定与主体连接的压电陶瓷管上；所述控制与数据采集系统包括工控机、信号发生�？�、压电陶瓷驱动�？椤⑹莶杉ê图す馄骺刂葡低常凰龉庋低持泄獾缣讲馄鞯氖涑龆诵藕啪莶杉ㄊ淙牍た鼗� 所述激光器经激光器控制系统与工控机连接；所述压电陶瓷管经压电陶瓷驱动�？榧靶藕欧⑸？橛牍た鼗印�
2.根据权利要求1所述的吸收光谱检测系统，其特征在于所述激光器控制系统包括温控板和电流板，温控板和电流板分别接工控机的控制端。
3.根据权利要求1所述的吸收光谱检测系统，其特征在于所述激光器采用DFB半导体激光器。
4.根据权利要求1所述的吸收光谱检测系统，其特征在于所述吸收池是一个封闭式稳定光学谐振腔，组成光学谐振腔的两平凹镜的凹面镀高反膜。
专利摘要本实用新型公开了一种吸收光谱检测系统，包括激光器、光隔离器、光纤分束器、光纤准直器、凸透镜、吸收池、光电探测器、工控机、信号发生�？�、压电陶瓷驱动�？�、数据采集卡和激光器控制系统；激光器发出激光束通过光隔离器、光纤分束器，分成两束，一束导入波长测量装置，另一束经光纤准直器和凸透镜耦合到吸收池，聚焦到光电探测器；吸收池包括主体和两侧平凹镜，一平凹镜固定在主体上，另一平凹镜固定在压电陶瓷管上，然后将压电陶瓷管沿轴向固定在主体上。光电探测器输出信号经数据采集卡输入工控机；激光器经激光器控制系统与工控机连接；压电陶瓷管经压电陶瓷驱动�？榧靶藕欧⑸？橛牍た鼗�。本实用新型能有效增加介质的吸收光程。
文档编号G01N21/31GK202141673SQ20112021296
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者崔芬萍, 裴世鑫, 陈敏东 申请人:南京信息工程大学
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