[发明专利]基于光纤耦合激光和频技术的痕量汞浓度检测方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于光纤耦合激光和频技术的痕量汞浓度检测方法及装置。其装置包括数据采集卡，两只激光二极管驱动，两只带尾纤的不同波长的二极管激光器，1分2拉锥透镜光纤，偏硼酸钡晶体（BBO），石英透镜，分光棱镜，两面反射镜，分光镜，参考池，样品池，两只光电倍增管，两只滤波片，计算机。所涵盖的技术主要是多元线性回归算法，自动电路控制波长反馈技术，实现了对汞蒸气浓度的在线连续检测。

主权项

1.一种基于光纤耦合激光和频技术的痕量汞浓度检测的方法，包括数据采集卡（1），两只激光二极管驱动（2‑1，2‑2），一个BBO晶体（5），一个分光棱镜（7），一个两面反射镜（8‑1，8‑2），一个分光镜（9），参考池（10‑1），样品池（10‑2），两只滤波片（11‑1，11‑2），探测器（12‑1，12‑2），其特征在于：还包括两只带尾纤的不同波长的二极管激光器（3‑1，3‑2），1分2拉锥透镜光纤（4），其中1分2拉锥透镜光纤的单头端自带透镜，一个石英准直透镜（6）；两只二极管激光器（3‑1，3‑2）输出的光直接耦合到1分2拉锥透镜光纤（4）的双头端中，将聚焦点打在BBO晶体表面上，经过BBO晶体后将存在三束光，红光、蓝光以及经BBO晶体（5）后产生的紫外光，三束光经过石英准直透镜（6）后准直，再经过分光棱镜（7）后，由于色散分开，其中紫外光经过反射镜改变方向，光线经过分光镜后被分成两束，分别通过参考池和样品池后再分别通过滤波片后进入第一、第二探测器（12‑1，12‑2）；1分2拉锥透镜光纤（4）使用材料为熔融石英，两路分光比为50：50，拉锥透镜光纤输出端焦距5~25mm；第一、第二探测器（12‑1，12‑2）产生的信号被数据采集卡接收并传送至计算机进行数据处理，具体算法描述如下：两路原始信号仍呈现锯齿波，但在锯齿的相同位置会出现大小不一的吸收峰，首先对两路信号非吸收区域进行拟合，得到原始光强信号；原始光强信号与原始信号相减，得到归一化吸收信号；对归一化信号进行多元线性回归，得到样品路吸收信号相对参考路吸收信号的比值，多元线性回归过程如下：S=A₁R+A₂+A₃X其中S代表样品路的归一化吸收信号，R代表参考路的归一化吸收信号，X代表窗口X轴坐标，A₁、A₂、A₃为最佳适配参数；由所得的参数A₁，根据下式计算得到样品的浓度信息C_Sam其中L_Ref为参考气室长度，L_Sam为样品气室长度，C_Ref为参考气室中汞蒸气的浓度。