[发明专利]确定在多反气室内形成线形光斑的方法、确定在多反气室内测试多种气体的方法及多反气室

说明书

本发明公开了一种确定在多反气室内形成线形光斑的方法，包括：设定第一反射镜与第二反射镜的相对距离范围，并基于预定距离间隔构建相对距离数组；针对相对距离数组中的每一个相对距离值，设定光线分别以预定初始入射点坐标和预定初始入射角度入射，并设定入射光线经过两个反射镜的中心对称轴上，以便在反射镜上形成的多个光斑构成线形光斑图案，并根据光学模型确定光线在多反气室内的路径；选择反射次数在预定反射次数范围内、且在线形光斑图案中光斑间距在预定光斑间距范围的路径作为第一候选路径，并获取相应的第一线形光斑图案；生成候选路径集合和候选线形光斑图案集合。此外，本发明还公开了确定在多反气室内测试多种气体的方法和多反气室。

技术领域

本发明涉及光谱探测技术领域，尤其涉及一种确定在多反气室内形成线形光斑的方法、确定在多反气室内测试多种气体的方法、多反气室及计算设备。

背景技术

光学多反气室已被广泛应用于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术中，可以在相对较小的体积内实现较长的光程，进而提高探测灵敏度，降低检测极限。光学多反气室需要对气室内的反射镜进行精细的调节，以保证光束通过入射孔进入多反气室内，并在特定的来回反射次数后，从出射孔射出。根据Lambert-Beer定律，增加光和样品的作用距离，能增大吸收信号的幅度，从而能有效提高光谱探测灵敏度，多次反射是实现长光程的有效途径。在科研、环保、煤矿瓦斯监控等领域，用光谱吸收法分析、检测微量气体，如甲烷、一氧化碳、氧气等。

现有技术中，常用的多反气室有：White气室、Herriott气室、Chernin气室、离散镜气室、和环形气室。其中，White型多反气室可以实现光束在多反气室内的多次反射，但是其设计本身存在一些缺点，如体积过大，稳定性差，镜面有效利用率低等，限制了White气室的应用范围。Chernin型多反气室是在White型多反气室基础上改进的光学多反气室，可以根据需要随时改变吸收光程，但是其结构复杂，体积较大，限制了其在小型化仪器需求中的应用。Herriott气室由两片相同的球面反射镜共轴对称构成，光线在反射镜上的反射光斑呈现单一的圆形或椭圆形图案，导致对腔镜面积的利用率不高。离散镜多反气室克服了Herriott型多反气室的缺点，提升了腔镜面积的利用率，可在镜面上形成李萨如图形的光斑分布，但是离散镜片的加工成本较高，成品率低。环形气室由单一圆环状反射镜构成，通过调节光线的入射角度可以改变气室的有效光程，但是对于入射角度的精度要求非常高。

现有技术中的多反气室的体积普遍大于100cm³，体积较大，对气体的检测速度较慢。而且，上述多反气室一般只能实现对一种气体的检测，无法实现多组分气体的同时测量。

为此，需要一种确定在多反气室内形成线形光斑的方法，以便设计的多反气室体积更小，并实现对多种气体的同步检测。

发明内容

为此，本发明提供了一种确定在多反气室内形成线形光斑的方法，以解决或至少缓解上面存在的问题。