[发明专利]基于对数运算放大器的腔衰荡光谱装置及方法

权利要求书

1.一种基于对数运算放大器的腔衰荡光谱装置，包括激光发射装置，激光发射装置的出射端通过光纤连接有一个声光调制器（3），声光调制器（3）的出射光路上顺次设有耦合透镜（4）以及腔体上设有进气口与出气口的光学腔（5）；所述光学腔（5）位于光路上的两端均为高反镜且两个高反镜的反射面相对，其中一个高反镜固定在压电陶瓷上；压电陶瓷顺次连接有一个高压放大器（8）和函数发生器（9）；光学腔（5）的出射光路上设有光电探测器（6），其特征在于，所述光电探测器（6）的信号输出端分为两路，第一路通过一个阈值电路（7）与声光调制器（3）的控制端相连接，第二路连接有一个对数运算放大器（10）；所述对数运算放大器（10）的信号输出端连接有一个内设有基于labview平台的CRDS采集及拟合程序的计算机（11）；所述阈值电路（7）包括一个定时器以及一个比较器；所述比较器的同向输入端与光电探测器（6）的信号输出端相连接，比较器的反向输入端连接有一个电位器R5，比较器的信号输出端与定时器的第六端口相连接；所述定时器的第三端口与声光调制器（3）的信号输入端相连接；比较器的第七端口以及定时器的第八端口均与外部电源相连接；定时器的第三端口还通过电阻R3连接有电容C2，定时器的第二端口与电容C2相连接；电容C2的另一端接地；定时器的第四端口与外部电源相连接，定时器的第七端口通过电阻R1与外部电源相连接；定时器的第一端口接地；所述比较器的第四端口接地，定时器的第六端口通过电阻R2接地；电位器R5的一端接地，另一端通过电阻R4与外部电源相连接；电位器R5两端并联有稳压管D1；所述定时器采用LM555CN，比较器采用TLV3501。

2.如权利要求1所述的基于对数运算放大器的腔衰荡光谱装置，其特征在于，所述对数运算放大器（10）包括一个AD8307芯片，AD8307芯片的第一端口连接有+0.8V的恒压电源且同时与光电探测器（6）第二路信号输出端的负端相连接，AD8307芯片的第一端口通过电阻R1与第八端口相连接，第八端口通过电阻R2与光电探测器（6）第二路信号输出端的正端相连接；AD8307芯片的第二端口接地，AD8307芯片的第三端口连接有电位器R5，电位器R5的一端连接有+5V外部电源，另一端接地；AD8307芯片的第五端口连接有电位器R7，电位器R7的一端连接有+5V的外部电源，电位器R7另一端通过电阻R3接地；AD8307芯片的第六端口和第七端口相连接且共同连接有+5V的外部电源；AD8307芯片的第四端口与计算机（11）的信号输入端相连接。

3.如权利要求1或2所述的基于对数运算放大器的腔衰荡光谱装置，其特征在于，所述激光发射装置包括半导体激光器（1）以及用于驱动半导体激光器（1）的激光控制器（2）。

4.一种采用如权利要求1所述的基于对数运算放大器的腔衰荡光谱装置进行测量的方法，声光调制器（3）对激光发射装置发射的激光强度进行调制，强度经过调制的激光经过耦合透镜汇聚后（4），进入光学腔（5），函数发生器（9）输出的三角波通过高压放大器（8）施加在压电陶瓷上，扫描光学腔（5）的长度，使激光频率可以和光学腔（5）达到共振；其特征在于，光电探测器（6）将探测到的光信号转换为相应的电信号后分为两路输出，一路输入到阈值电路（7），当信号强度大于阈值电路（7）设置的阈值时，阈值电路（7）输出一个负脉冲到声光调制器（3），从而将光路切断，保证单一频率的光在光学腔（5）内振荡衰减；另一路电信号经过对数运算放大器（10）进行对数运算后，输入至计算机（11）进行斜率拟合；计算机（11）在CRDS采集及拟合程序程序的支持下计算出所测气体浓度的数值并通过计算机（11）显示屏上显示出来。