[发明专利]基于迈克尔逊干涉原理的全光学气体探测方法及装置

摘要

本发明涉及光声光谱测量技术，具体为一种基于迈克尔逊干涉原理的全光学气体探测方法及装置。解决了目前光声光谱技术测定气体浓度时容易受外界电磁环境干扰的技术问题。一种基于迈克尔逊干涉原理的全光学气体探测方法，包括基于音叉式石英晶振的气体共振发生方法；还包括迈克尔逊全光学探测方法：引入一束探测光，将其分解为两束，一束入射至音叉式石英晶振的任意一个振臂的外侧面，发生反射后与另一束光发生迈克尔逊干涉，产生等厚干涉条纹；采集一条或多条亮纹随振臂振动而在该固定接收面所产生的光强变化量，根据该光强变化量得到待测气体的浓度。本发明测量精度非常高，有效避免了电磁环境的干扰，充分发挥了迈克尔逊干涉原理的优点。

主权项

一种基于迈克尔逊干涉原理的全光学气体探测方法，包括基于音叉式石英晶振的气体共振发生方法；其特征在于，还包括迈克尔逊全光学探测方法；所述迈克尔逊全光学探测方法采用以下步骤：引入一束探测光，将其分解为两束，一束入射至音叉式石英晶振的任意一个振臂的外侧面，发生反射后与另一束光发生迈克尔逊干涉，产生等厚干涉条纹；通过采用与等厚干涉条纹相配合的条纹状光阑使一条或多条亮纹透射至一个固定接收面而将其余部分遮挡，采集一条或多条亮纹随振臂振动而在该固定接收面所产生的光强变化量，根据该光强变化量得到待测气体的浓度；所述一条或多条亮纹的光强变化量ΔI=I大－I小，式中I大、I小分别是采集到的一条或多条亮纹的光强最大值和最小值；所述采集到的一条或多条亮纹的光强变化量ΔI与音叉式石英晶振的振幅成线性关系，而音叉式石英晶振的振幅与待测气体的浓度y成线性关系，可知一条或多条亮纹的光强变化量ΔI与待测气体浓度y成线性关系；设亮纹的光强变化量ΔI与某一种待测气体浓度y的关系式为y=kΔI+b，式中k，b为待定常数；至少取两份浓度已知的该种待测气体样品，分别测出至少两份待测气体样品吸收激光能量后产生声波引起的探测光发生迈克尔逊干涉所产生的一条或多条亮纹的光强变化量，根据至少两组[y, ΔI]值拟合出k和b，即得到一条或多条亮纹的光强变化量ΔI与待测气体浓度y的定量关系，据此就可以用于测定该种气体的浓度；选择不同气体的样品，拟合出每种气体对应的k，b值，就可用于测定这些气体的浓度。