[发明专利]一种有毒气体浓度测量方法

权利要求书

1.一种有毒气体浓度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制可调谐窄线宽脉冲激光器，输出波长在2.4-2.8微米间可调的检测激光，所述检测激光的谱线宽度小于2nm；

所述检测激光经分光镜分为正交的第一激光束和第二激光束，其中，所述分光镜对波长在2.4-2.8微米的激光50%透射和50%反射；

所述第一激光束经聚焦镜进入气体样品池对有毒气体进行检测，从所述气体样品池出射的所述第一激光束被第一激光能量计接收，其中，所述聚焦镜镀2.4-2.8微米高透膜系，所述气体样品池的两个通光面镀2.4-2.8微米高透膜系；

所述第二激光束被第二激光能量计接收；

所述第一激光能量计和第二激光能量计分别将测量数据传输到数据处理单元后确定出有毒气体的浓度；

其中，所述有毒气体的浓度满足如下关系：

M为有毒气体的浓度，c为光速，h为普朗克常量，为气体吸收峰的频率，为气体的吸收峰波长，B为有毒气体吸收跃迁常数，L为气体样品池的长度，S为气体吸收峰所围的面积，为第一激光能量计接收的出射光强度，为第二激光能量计接收的入射光强度；

所述有毒气体包括乙炔气体、乙烯气体、乙烷气体和甲烷气体，其中，

乙炔气体的吸收峰波长为2433.88nm，乙烯气体的吸收峰波长为2627.68nm，乙烷气体的吸收峰波长为2755.88nm，甲烷气体的吸收峰波长为2766.99nm；

所述控制可调谐窄线宽脉冲激光器，输出波长在2.4-2.8微米间可调的检测激光包括：

半导体泵浦激光经由耦合系统输入谐振腔，激发所述谐振腔内的激光晶体形成振荡激光，调整所述激光晶体的匹配角度，输出1.8-2.2微米的基频光；

将所述基频光输入拉曼腔，所述拉曼腔内设置有拉曼晶体，所述基频光通过所述拉曼晶体生成2.4-2.8微米窄线宽脉冲激光，使其与乙炔气体、乙烯气体、乙烷气体和甲烷气体的吸收峰波长匹配；

所述谐振腔由第一平凹镜、第二平凹镜、第三平凹镜、第一平面镜和第二平面镜构成，其中，第一平凹镜、第二平凹镜和第三平凹镜镀1.8-2.2微米高反膜和790 nm高透膜，第一平面镜镀1.8-2.2微米高反膜，第二平面镜镀2.4-2.8微米高反膜和1.8-2.2微米的透过率为2%的部分透射膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉曼腔由第二平面镜和第四平凹镜构成，所述第四平凹镜镀2.4-2.8微米的透过率为5%的部分透射膜。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述谐振腔内包括：棱镜对，用于压缩所述基频光的线宽。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振腔内还包括：双折射滤光片和饱和吸收体，所述双折射滤光片用于调节所述基频光的波长，所述饱和吸收体用于对所述基频光进行被动锁模。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述棱镜对为三棱镜对，每一个三棱镜的顶角为45度-60度，入射光线与所述三棱镜的入射面法线夹角为5度-10度。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述棱镜对为六棱镜对，入射光线与六棱镜的入射面法线夹角为10度-15度。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过电控方式对所述棱镜对连续旋转调节，以调整入射至棱镜面的入射光线的角度，并实现对所述基频光的线宽调节。