[发明专利]用于检测和追踪气体中吸收线的中心频率的锁定系统

说明书

一种检测气体吸收线的方法包括交替地传输和扫描(402)通过吸收单元(102)的两个射频(RF)信号，其中两个RF信号在分开某一范围的不同频率下被传输并且在频谱的微波和毫米波区域中的某一频率跨度上被扫描。通过接收器接收(404)RF信号，并且针对由扫频跨度中的气体的吸收线导致的气体的相对吸收，通过闭环系统对接收到的信号进行分析(406)。当两个RF信号跨越气体吸收线并且两个RF信号的相对吸收相等时，检测(408)气体的吸收线。

背景技术

光谱学和光谱仪可以被用作多种测量和参考工具。它们可以将一系列测量技术用于几乎任何形式的物质。测量技术可以取决于感兴趣的材料，所述感兴趣的材料可以规定可能最适合用于测量的频率/波长。举例来说，光谱仪可以适用于测量发射或吸收光谱。此外，吸收光谱仪可以具体地寻找材料的特征吸收线。吸收线可以用于从已知光谱类别中识别未知物质，或者其可以用于检测样本中已知物质的量。通常，光谱学原理可以用于多种测量或用于基于频率或波长来限定参照物。

发明内容

本文描述一种用于检测和追踪吸收线的中心频率的方法、装置和系统。一个实施例是一种方法，其包括交替地传输和扫描通过吸收单元的两个射频(RF)信号，其中两个RF信号在分开一定范围的不同频率处被传输并且在频谱的微波和毫米波区域中的某一频率跨度上被扫描。通过接收器接收RF信号，并且针对由扫频跨度中的气体的吸收线导致的气体的相对吸收，通过闭环系统对所接收的信号进行分析。当两个RF信号跨越气体吸收线并且两个RF信号的相对吸收相等时，检测气体的吸收线。

另一实施例包括一种用于检测气体的吸收线的系统，所述系统包括处理器、耦合到处理器的信号发生器、耦合到被配置为产生两个射频(RF)信号的信号发生器的发射器。每个RF信号在不同频率处产生并且被设定的频率范围分离。两个RF信号被交替地传输并且在频谱的微波和毫米波区域中的某一频率跨度上被扫描，以检测气体的吸收线。接收器耦合到处理器上，并且吸收单元填充有处于一定压力下的气体，其中发射器传输两个RF信号通过吸收单元，并且两个RF信号由接收器检测到。而且，检测器模块用于比较两个接收到的RF信号的振幅并且用于基于两个RF信号之间的振幅差确定何时检测到气体的吸收线。

又一实施例是一种气体吸收线检测和追踪装置，所述装置包括：填充有气体的吸收单元；用于传输RF信号通过吸收单元的发射器；用于接收RF信号的接收器；以及耦合到发射器和接收器上的控制模块，其用于利用在光谱的微波和毫米波频率区域中操作的频移键控(FSK)检测方案来检测气体的吸收线。

附图说明

为了对本发明的示例性实施例进行详细描述，现将参考附图，其中：

图1示出根据本文中描述的各实施例的光谱仪的框图，所述光谱仪可以用于气体吸收线的检测和追踪；

图2A是包括用于测量光谱200的两个色调的透射光谱200的代表性曲线；

图2B是由检测器从两个接收到的FSK色调中接收的方波212的代表性曲线，所述FSK色调已由气体的透射光谱进行调制；

图2C是在非常接近气体的吸收线的多个频率下的锁定振幅的代表性偏移曲线220；

图3示出根据本文中描述的各示例的由光谱仪100实施的闭环控制功能300的框图；以及

图4示出根据本文中描述的各实施例的用于实施气体吸收线的检测和追踪的方法400的流程图。

具体实施方式

标号和术语