[发明专利]用于检测宽带吸收气体物质的同时积分腔输出光谱和衰荡测量

权利要求书

1.一种用于确定混合组分气体中的一或多种组分的测量值的系统，所述混合组分气体包括至少一种宽带吸收体组分和至少一种窄带吸收体组分，所述系统包括：

用于接收所述混合组分气体的腔；

用于在所述腔中提供特定光谱位置和宽度的光束的激光器，所述激光器被配置成当所述腔中的所述光束维持伪稳态时，在激光器调谐范围上被调谐，其中所述激光器调谐范围的光谱终点相对于所述至少一种窄带吸收体组分的光谱峰或光谱谷被锁定，且其中所述激光器调谐范围的光谱宽度被所述腔中的所述至少一种宽带吸收体的吸收组分带重叠；

用于在所述腔内提供所述光束的反射的多个镜子；

用于测量射出所述腔的所述光束的检测器；以及

处理单元，其经配置以(i)提供反馈控制以锁定所述激光器；以及(ii)在存在所述至少一种宽带吸收体组分的情况下基于腔衰荡来确定一或多种组分的所述测量值，和在所述腔不含所述至少一种宽带吸收体组分时确定腔参考值，其中所述腔衰荡包含：在光射出所述腔时由于所述至少一种宽带吸收体组分的吸收而导致的时间光强度降低。

2.根据权利要求1所述的系统，其中一或多种组分的所述测量值选自由以下各项组成的群组：一或多种组分的浓度、一或多种组分的分压、至少一种组分的数密度，及

所述前述测量值的任何组合。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述激光器被配置成通过调整激光器特性值相对于所述至少一种窄带吸收体组分的所述光谱峰或谷被锁定，以维持和控制所述激光器的偏移频率位置。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理单元包括用于控制所述激光器调谐范围偏移的反馈环路中的PID控制器和模糊逻辑控制器之一。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述处理单元被配置成使用来自所述至少一种窄带吸收体组分的拟合浓度，为由于来自所述至少一种窄带吸收体组分的重叠吸收而导致的任何交叉灵敏度校正所述至少一种宽带吸收体组分的浓度。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述至少一种窄带吸收体组分选自以下各项组成的群组：H₂O、CO₂、CH₄、N₂O、O₂、O、O₃、NO₂、NO、HF、CO、NH₃、H₂S、HCl、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂、H₂O₂、OCS、SO₂、SO₃及COCl₂。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述至少一种宽带吸收体组分是分子物质，所述分子物质在其光学吸收谱中具有至少一个光谱吸收特征并且具有在低压下大于产生所述光束的所述激光器的所述激光器调谐范围的光谱宽度。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述激光器的波长在近红外光谱区中被调谐，并且其中所述至少一种宽带吸收体组分的吸收带与所述至少一种窄带吸收体组分的至少一条吸收线重叠。