[发明专利]一种用于反应堆厂房内部的钋气溶胶浓度检测系统

权利要求书

1.一种用于反应堆厂房内部的钋气溶胶浓度检测系统，其特征在于包括：激光光源（1）、干涉仪（2）、反应堆厂房墙壁（3）、接收望远镜（4）、光电转换装置（5）、角反射器（6）以及计算机处理系统（7）；经过干涉仪（2）调制后的光穿过含有钋气溶胶的空气的开放式长程吸收光路，由接收望远镜（4）接收后由光电转换装置（5）将光信号转换为电信号，再将转换形成的电信号输入计算机处理系统（7）进行傅里叶变换得到傅里叶吸收光谱：其中，v与δ分别表示波数与干涉仪造成的光程差，I（δ）表示光强分布，B₀表示光谱分布；然后基于合成校准光谱，利用非线性最小二乘法计算出钋容胶的浓度：其中a表示浓度参数，B_j表示测量得到的光谱，B_cal（v_j,a）表示校准光谱，x为目标函数，利用迭代的方法找到一个a，使得目标函数x最小。

2.根据权利要求1所述的用于反应堆厂房内部的钋气溶胶浓度检测系统，其特征在于：所述激光光源（1）采用中心波长为417~450nm的蓝紫光激光器。

3.根据权利要求1所述的用于反应堆厂房内部的钋气溶胶浓度检测系统，其特征在于：所述的开放式长程光路具体结构设计如下：

（1）将反应堆厂房作为气室，使得系统所用的吸收光路成为开放式的吸收光路；

（2）在反应堆厂房内部的两平行墙壁上分别安置N个角反射器（6），通过安装了角反射器（6）的两墙面间不断交替反射的方式在有限的厂房空间内延长光路；

（3）利用比尔朗伯定律I=I₀·exp（-бcL）,其中I₀表示激光光源（1）出射光强，I表示经过吸收后接收的光强，б表示待测气体的吸收截面，L表示光路长度，c表示待测气体浓度，和实际所需要达到的测量精度估算出所需要的吸收光路的长度L，并且利用反应堆墙壁（3）之间的距离L_间距计算实际光路所需要的角反射器（6）数量N=L/L_间距+1；

（4）每个角反射器（6）安置的位置由如下方式确定：

安放的高度与之前的安置好的角反射器（6）和光源一致；

安放的次序为两墙面间交替安放，以使得光能在两墙面间交替传播；

每个角反射器（6）在水平方向上与光路中上一个角反射器的距离设定为ΔL，

此处设定ΔL/L_间距=tan0.0872，以使得水平方向上有足够的间距用以校准光路，同时又不会使得实际光路与设计光路偏差过大；

（5）光路末端利用反向安置的接收望远镜作为接收装置，使得光在长程传播后聚束。

4.根据权利要求3所述的用于反应堆厂房内部的钋气溶胶浓度检测系统，其特征在于：所述接收望远镜（4）的调节方法如下：

a.固定好系统的激光光源（1）和干涉仪（2），选定好激光的初始入射角度；

b.将系统的激光光源（1）发出的光作为准直光，射向光路中的第一个角反射器（6），调节其反射镜的角度，使得准直激光能够耦合到光路的第二个角反射器（6）中，随后固定第一个角反射器（6）角度；

c.依照步骤b，调节第N-1个角反射器（6）的角度，使准直激光能够耦合进第N个角反射器（6）中（N<角反射器数），接着固定第N-1个反射器（6）的角度；

d.调节吸收光路的最后一个角反射器的角度，使得准直激光能够耦合进作为光接收装置的望远镜，固定最后一个角反射器（6）的角度；

e.调节接收望远镜的摆放角度，使得准直激光能够耦合进入光电转换装置。

5.根据权利要求1所述的用于反应堆厂房内部的钋气溶胶浓度检测系统，其特征在于：所述的系统的光电转换装置使用增强型PIN光电二极管作为光电转换装置（5），将聚束后的光耦合进光电探测器，转化为电信号输入计算机处理系统（7）。