[发明专利]复杂环境中弱吸收气体的检测装置及方法

权利要求书

1.一种复杂环境中弱吸收气体的检测装置，其特征在于：所述检测装置包括：

第一光源，所述第一光源发出的第一测量光的波长覆盖所述弱吸收气体的吸收谱线；

第二光源，所述第二光源发出的第二测量光的波长覆盖所述复杂环境中强干扰气体的不同于所述弱吸收气体的吸收谱线的吸收谱线；在所述第一测量光的所述弱吸收气体的吸收区域内，强干扰气体的吸收大于所述弱吸收气体的吸收的10倍；

第一探测器，所述第一探测器用于将穿过所述复杂环境的第一测量光转换为第一电信号，并传送到分析模块；

第二探测器，所述第二探测器用于将穿过所述复杂环境的第二测量光转换为第二电信号，并传送到所述分析模块；

分析模块，所述分析模块根据吸收光谱技术处理接收到的所述第二电信号，从而获得强干扰气体的含量，并根据差分吸收光谱技术、所述强干扰气体的含量获知所述弱吸收气体的类别及含量；具体方式为：

根据所述强干扰气体的含量获得强干扰气体在所述第一测量光的所述弱吸收气体的吸收区域范围内的吸收光谱，再跟第一探测器的光学传递函数卷积，获得扣除谱，最后根据差分吸收光谱技术处理第一探测器获得的光谱减去所述扣除谱后的光谱，从而获知所述弱吸收气体的类别及含量。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述弱吸收气体是苯系物，所述强干扰气体是氧气，所述第一测量光的波长覆盖250-290nm。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述第一探测器进一步包括：

分光模块，所述分光模块用于将穿过所述复杂环境的第一测量光在空间上分开；

光电转换器阵列，所述光电转换器阵列用于将分光后的单色光转换为第一电信号。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述检测装置进一步包括：

耦合模块，所述耦合模块用于将所述第一测量光和第二测量光耦合进第一光纤，从所述第一光纤输出的光射入所述复杂环境中；

分束模块，所述分束模块用于将射出所述复杂环境的第一测量光和第二测量光分别输入第二光纤、第三光纤；所述第二光纤、第三光纤的下游分别设置第一探测器、第二探测器。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述第二光源是可调谐激光器。

6.复杂环境中弱吸收气体的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

(A1)选择弱吸收气体对应的吸收谱线，在所述弱吸收气体对应的吸收谱线处，强干扰气体具有吸收，在所述弱吸收气体的吸收区域内，强干扰气体的吸收大于所述弱吸收气体的吸收的10倍；

选择所述强干扰气体的不同于所述弱吸收气体的吸收谱线的吸收谱线；

(A2)第一光源发出的第一测量光穿过所述复杂环境，被弱吸收气体和强干扰气体吸收，之后被第一探测器转换为第一电信号，并送分析模块；

第二光源发出的第二测量光穿过所述复杂环境，在选择出的所述强干扰气体的吸收谱线处被强干扰气体吸收，之后被第二探测器转换为第二电信号，并送分析模块；

(A3)分析模块根据吸收光谱技术处理接收到的所述第二电信号，从而获得强干扰气体的含量，并根据差分吸收光谱技术、所述强干扰气体的含量获知所述弱吸收气体的类别及含量，具体方式为：

根据所述强干扰气体的含量获得强干扰气体在所述第一测量光的所述弱吸收气体的吸收区域范围内的吸收光谱，再跟第一探测器的光学传递函数卷积，获得扣除谱，最后根据差分吸收光谱技术处理第一探测器获得的光谱减去所述扣除谱后的光谱，从而获知所述弱吸收气体的类别及含量。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述弱吸收气体是苯系物，所述强干扰气体是氧气，所述第一测量光的波长覆盖250-290nm。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：氧气对应的吸收谱线的波长为760nm。

9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：在步骤(A2)中，第一测量光和第二测量光分别通过光纤传输到耦合器，并耦合进第一光纤。

10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：在步骤(A2)中，所述分析模块根据可调谐激光吸收光谱技术处理接收到的第二电信号。