專利名稱：：利用吸收光譜法檢測(cè)氣體的裝置和方法專利申請(qǐng)參考本申請(qǐng)不涉及在任何國家的共同未決專利申請(qǐng)?？s微膠片參考本申請(qǐng)未在任何縮微膠片附錄中提及。
背景技術(shù)：
：通過傳輸氣體以在世界上分配能源是一種常用的方法，所傳輸氣體通常為天然氣，但在世界上的某些地方也傳輸人造煤氣以用于家庭和工廠。通常氣體通過地下管線傳輸，這些地下管線具有分支以延伸到家庭和其它建筑物中，用于為空間供暖和熱水提供能源。實(shí)際上，在世界的每一個(gè)大城市里都存在著成千上萬英里長(zhǎng)的氣體管線。氣體之所以便于使用是因?yàn)槠浞浅Ｒ兹迹蚨枰攸c(diǎn)關(guān)注氣體的泄漏。由此原因，人們做出很大努力以提供用于檢測(cè)微量氣體的裝置，從而可以確定泄漏的位置以進(jìn)行維修。已知的一種可以成功地檢測(cè)環(huán)境中微量氣體的系統(tǒng)是運(yùn)用吸收光譜法進(jìn)行檢測(cè)的。在該技術(shù)中，使選定頻率的光束穿過氣體樣本，其中該選定頻率的光束可以被這種裝置所能檢測(cè)的特定氣體高度吸收。該光束的吸收率將作為樣本氣體的濃度級(jí)別指標(biāo)。世界上天然氣以及大部分用于房間供暖和熱水的人造煤氣的基本成分均為甲烷。通過啟動(dòng)能夠被甲烷高度吸收的某一頻率的光束，并使光束穿過該氣體樣本，就可以確定氣體樣本中的甲烷濃度級(jí)別。為了提高通過光譜吸收法檢測(cè)低濃度級(jí)別的氣體的靈敏度，必須使光束穿過相對(duì)較長(zhǎng)的氣體樣本通路。換而言之，當(dāng)光束穿過樣本的長(zhǎng)度增加時(shí)，裝置檢測(cè)氣體的微量濃度級(jí)別的靈敏度會(huì)提高。顯然，如果要使光束穿過一個(gè)非常長(zhǎng)的含有氣體樣本的管道，那么需要這種長(zhǎng)管道的裝置就會(huì)非常笨重，因而難以攜帶。為了解決該問題，有人設(shè)計(jì)了這樣的系統(tǒng)，其中光束在相對(duì)的反射鏡之間反復(fù)地反射，從而延長(zhǎng)了光束在氣體樣本中曝露的長(zhǎng)度，通過此方法，可以大大減少該裝置的尺寸。典型的吸收室為一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圓筒，其中反射鏡安置在相對(duì)兩端，光通過位于一個(gè)反射鏡中的孔引入。因?yàn)楸尘爸R(shí)涉及到在具有對(duì)置的反射鏡的檢測(cè)室中使光線多次傳播的光學(xué)裝置的運(yùn)用，故可參考論文《大孔徑的長(zhǎng)光程》(LongOpticalPathsofLargeAPERTURE)，J.WhiteJ.著，Opt.Soc.Am.，第32卷，285-288頁，1942年5月。關(guān)于此主題的背景知識(shí)的另一實(shí)例請(qǐng)參考論文《球面反射鏡干涉計(jì)中的離軸光徑》(Off-AxisPathsinSphericalMirrorInterferometers)，Herriott等著，AppliedOptics第3卷和，523-526頁。另外還可參考論文《重疊的光延遲線》(FoldedOpticalDelayLines)，Herriott等著，AppliedOptics，第4卷，883-889頁，1965年8月。因?yàn)镠erriott在發(fā)展采用具有對(duì)置的反射鏡(光束在室中反復(fù)地反射)的室的吸收光譜法上的早期工作，所以這種裝置常常被稱為“赫里奧特室(Herriottcell)”。此處本發(fā)明涉及到在用于檢測(cè)所選氣體(如甲烷)的赫里奧特型的室的結(jié)構(gòu)、操作以及應(yīng)用中的改進(jìn)和創(chuàng)新。特別地，此處本發(fā)明提供了使用比其它現(xiàn)有裝置和系統(tǒng)更便攜、更堅(jiān)固以及更靈敏的裝置來用于檢測(cè)和測(cè)量預(yù)選氣體的濃度級(jí)別的方法和系統(tǒng)。關(guān)于本發(fā)明的基本主題的進(jìn)一步的背景知識(shí)，可以參考以下早期出版的美國專利和其它出版物其它出版物“FoldedOpticalDelayLines”，Herriott等，AppliedOptics，1965年8月?！錖aserBeamsandResonators，″Kogelnik等，AppliedOptics，1966年10月″NarrowOpticalInterferenceFringesforCertainSetupConditionsinMultipassAbsorptionCellsoftheHerriottType″，McManus等，AppliedOptics，1990年3月1日?！錗easurementofWaterVaporPressureandActivityUsingInfraredDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy″，S.A.Bone、P.G.Cummins、P.B.Davies和S.A.Johnson著，AppliedSpectroscopy，第47卷，no6，1993年。″Diode-LaserAbsorptionTechniqueforSimultaneousMeasurementsofMultipleGasDynamicParametersinHigh-speedFlowsContainingWaterVapor″，M.P.Arroyo、S.Langlois和R.K.Hanson著，AppliedOptics，第33卷，no15，1994年?！錎iodeLaserMeasurementsofH2OLineIntensitiesAndSelf-BroadeningCoeffficientsinthe1，4-μMRegion″，S.Langlois、T.P.Birbeck和R.K.Hanson著，JournalofMolecularSpectroscopy，第163卷，27-42頁，1994年?！錋bsorptionMeasurementsofWaterVaporConcentration，Temperature，andLine-shapeParametersUsingaTunableInGaAsPDiodeLaser″，M.P.Arroyo和R.K.Hanson著，AppliedOptics，第32卷，no30，1993年?！錓nfraredDiodeLaserDeterminationofTraceMoistureinGasses″，J.A.Mucha和L.C.Barbalas著，ISATransactions，第25卷，no3，1986年。″ApplicationofTunableDiodeLasersinControlofHighPureMaterialTechnologies″，G.G.Devyatykhh、V.A.Khorshevh、G.A.Maksimovh、A.I.NadezhdinskiiA和S.M.Shapinh著，Preprint。″LaserAbsorptionIRSpectrometerforMolecularAnalysisofHighPurityVolatileSubstances.DetectionofTraceWaterConcentrationsinOxygenArgonandMonogermane″，G.G.Devyatykh、G.A.Maksimov、A.I.Nadezhdinskii、V.A.Khorshev和S.H.Shapin著，SPIE，第1724卷，″TURNABLEDiodeLaserApplications″。″ApplicationofFMSpectroscopyinAtmosphericTraceGasMonitoringAStudyofSomeFactorsInfluencingtheInstrumentDesign″，P.Werle、K.Josek和F.Slemr著，SPIE，第1433卷，″MeasurementOfAtmosphericGases″，1991年?！錝tableIsotopeAnalysisusingTunableDiodeLaserSpectroscopy″，JosephF.Becker、ToddB.Sauke和MAX.Loewenstein，AppliedOptics，第31卷，no12，1992年?！錒ighSensitivityDetectionofTraceGasesusingSweepIntegrationandTunableDiodeLasers″，D.T.Cassidy和J.Reid著，AppliedOptics，第21卷，no14，1982年。″AtmosphericPressureMonitoringofTraceGasesusingTunableDiodeLasers″，D.T.Cassidy和J.Reid著，AppliedOptics，第21卷，no7，1982年?！錘earInfraredDiodeLasersMeasureGreenhouseGases″，A.Stanton和C.Hovde著，LaserFocusWorld，1992年8月?！錋irborneMeasurementsofHumidityUsingASingleModePbSaltDiodeLaser″，JoelA.Silver和AlanC.Stanton，AppliedOptics，第26卷，no13，1987年?！錎iodeLaserSpectroscopyforOnLineChemicalAnalysis″，DavidS.Bomse、DavidC.Hovde、DanielB.Oh、JoelA.Silver和AlanC.Stanton，SPIE，第1681卷，″OpticallyBasedMethodforProcessAnalysis″，1992年。″Two-mirrorMultipassAbsorptionCell″，J.Altmann、R.Baumgart和C.Weitkamp，AppliedOptics，第20卷，no6，1981年?！錖ongOpticalPathsofLargeAperture″，J.White著，J.Opt.Soc.Am.，第32卷，285-288頁，1942年5月。″FoldedOpticalDelayLines″，Herriott等著，AppliedOptics，第4卷，883-889頁，1965年8月?！錙ffAxisPathsinSphericalMirrorInterferometers″，D.Herriott、H.Kogelnik和R.Komper著，AppliedOptics，第3卷，no4，1964年。
發(fā)明內(nèi)容一種檢測(cè)預(yù)選氣體(如甲烷)的方法，包括如下步驟將樣本氣體流連續(xù)地穿過檢測(cè)裝置中的封閉檢測(cè)區(qū)域。在檢測(cè)裝置中，對(duì)光源(如激光發(fā)射二極管或發(fā)光二極管)進(jìn)行激勵(lì)，以發(fā)射由預(yù)選氣體高度吸收的光頻的光束。通過使光束通過位于赫里奧特型室中的間隔的反射鏡之間反復(fù)地反射，將光束穿過封閉的檢測(cè)區(qū)域中的氣體流，從而使得在檢測(cè)氣體中的光束傳播長(zhǎng)度大大地延長(zhǎng)。測(cè)量該光束的吸收，以指示預(yù)選氣體是否存在。典型的光源(如激光二極管或發(fā)光二極管)發(fā)射的光的頻率受光源溫度的影響，因此必須控制光源溫度。本文公開的該發(fā)明中提出，樣本氣體流在穿過檢測(cè)區(qū)域后被引導(dǎo)通過一個(gè)熱控制裝置。該熱控制裝置包括具有冷卻片的吸熱裝置，冷卻片暴露于樣本氣體流中，光源安裝成與珀耳帖(peltier)元件相接觸，珀耳帖元件進(jìn)而與吸熱裝置之間建立起熱傳導(dǎo)關(guān)系。熱敏電阻感應(yīng)吸熱裝置的溫度，并向微處理器發(fā)送控制信號(hào)，微處理器接著向電源發(fā)送溫度調(diào)節(jié)指令，然后電源向調(diào)整光源溫度的帕耳帖元件提供調(diào)整過的電流。通過使用中心軸部件，顯著地改進(jìn)了本發(fā)明的氣體檢測(cè)裝置所用的赫里奧特型室，該中心軸部件為樣本氣體提供了封閉的環(huán)形檢測(cè)區(qū)域，光束在該封閉的環(huán)形檢測(cè)區(qū)域中穿過。本發(fā)明提供了一種采用三個(gè)光電檢測(cè)器的系統(tǒng)，其包括(a)基準(zhǔn)光電檢測(cè)器；(b)多程(multipath)光電檢測(cè)器；以及(c)單程或直通光電檢測(cè)器。通過采用這三種參照光電檢測(cè)器的測(cè)量數(shù)據(jù)，相比于典型的現(xiàn)有裝置的可測(cè)精度，可以對(duì)樣本中的氣體濃度進(jìn)行更寬范圍的精度確定。這里所用的赫里奧特型吸收光譜室進(jìn)行了重要的改進(jìn)，包括光束通過第一反射鏡上的孔射入該室，并在多次穿行后，從第二反射鏡上的孔射出，以碰撞多程光電檢測(cè)器。同時(shí)提出在該光束單次通過之后，測(cè)量其吸收。通過光束分離器(beamsplitter)窗實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)光電檢測(cè)器的起動(dòng)。本發(fā)明提供了非常便攜且堅(jiān)固的系統(tǒng)，該系統(tǒng)容易適用于安裝在車輛中，使得在車輛移動(dòng)時(shí)，可以從環(huán)境中連續(xù)提取檢測(cè)樣本，并循環(huán)通過該檢測(cè)系統(tǒng)，以使操作者能迅速地調(diào)查大面積的地理區(qū)域。這種用在車輛上的非常便攜的系統(tǒng)提供了以全球定位監(jiān)測(cè)器確定坐標(biāo)的讀出值，從而可以快速并精確地繪制出地理區(qū)域的氣體濃度級(jí)別。通過以下詳細(xì)的說明以及權(quán)利要求，并結(jié)合附圖，可以使本發(fā)明得到更好地理解。圖1為表示用于通過吸收光譜法進(jìn)行氣體檢測(cè)的本發(fā)明的系統(tǒng)的基本組成部件的示意圖。本發(fā)明的該系統(tǒng)可以用于檢測(cè)極低濃度級(jí)別的預(yù)選氣體，如甲烷。該系統(tǒng)特點(diǎn)在于便攜且堅(jiān)固。該系統(tǒng)可以手提進(jìn)入一個(gè)封閉或狹窄的環(huán)境中，或在行駛中的車輛上使用，通過該系統(tǒng)可以生成表示地理區(qū)域的氣體濃度級(jí)別的地圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)的赫里奧特型氣體檢測(cè)室的前端部的局部正視剖視圖。圖中示出了采用鉸合板的光束校準(zhǔn)系統(tǒng)。圖3為用于通過吸收光譜法檢測(cè)氣體濃度的改進(jìn)的赫里奧特型室的正視剖視圖，圖中示出了本發(fā)明的改進(jìn)之處。圖4為本發(fā)明所用的氣體檢測(cè)室的正視側(cè)視圖，并示出了該室的外觀，該室上具有設(shè)置好的外殼部件，在室中提供了一個(gè)環(huán)形氣體腔，樣本氣體從其中流過。圖5為沿圖4的5-5線的側(cè)視圖，示出了相對(duì)于圖4中的視圖繞自身軸線旋轉(zhuǎn)90°的氣體檢測(cè)室。圖5以剖視圖示出了該室的中間部以顯示環(huán)形氣體樣本通道。圖6為沿圖5的6-6線的剖視圖。此圖中未顯示圖4和圖5所示的殼體套。圖7為該室前部的分解圖，該室前部容納有光源，如激光二極管，并示出了為校準(zhǔn)光束使其進(jìn)入樣本氣體腔而提供的支撐結(jié)構(gòu)。圖8為激光二極管與控制該二極管溫度的有關(guān)部件之間關(guān)系的示意圖。圖9為當(dāng)該光束在環(huán)形樣本氣體腔中的對(duì)置反射鏡之間來回反復(fù)反射時(shí)表示光束在室中的環(huán)形腔中所取路徑的示意圖，樣本氣體腔提供了通過室中的氣體樣本精確測(cè)量光束的吸收的裝置。圖10為用于控制赫里奧特型室所用光源的溫度以提高系統(tǒng)檢測(cè)所選氣體的精度的部件的方塊圖。圖11為具有使用鉸合板的光束校準(zhǔn)系統(tǒng)的氣體檢測(cè)室的外形軸測(cè)圖。具體實(shí)施例方式參見附圖，首先來看圖1，其示出了可以用于實(shí)施本發(fā)明的方法的一個(gè)系統(tǒng)的主要部件的方塊圖。該系統(tǒng)的核心為隨后將詳細(xì)描述的室10，該室10提供了一種環(huán)境，在其中光束12穿過氣體樣本，并在其中測(cè)量光束的吸收。下面將要描述到，在該發(fā)明中，光束由激光二極管提供，這種情況下光束12為激光束。然而，本發(fā)明也可以采用提供非相干光束的光源來實(shí)施。非相干光源的一種實(shí)例是發(fā)光二極管(LED)。激光二極管提供大體上同一光頻的相干光束，其特點(diǎn)為激光束不會(huì)分散到非相干光束那樣的程度。使用激光(如以激光二極管產(chǎn)生激光)具有優(yōu)越性，但使用激光二極管并不是絕對(duì)必要的。比較起來，激光二極管比LED要昂貴。在某些應(yīng)用中，LED已能令人滿意地工作。在整個(gè)本說明書中所用到的“激光束”或“激光二極管”，包括了“光束”或“LED”。支撐室10上的是一個(gè)包括激光二極管14的結(jié)構(gòu)，該激光二極管在受到激發(fā)時(shí)產(chǎn)生激光束12。由標(biāo)記14所表示類型的激光二極管為溫度敏感型的激光二極管。即，由二極管14產(chǎn)生的激光的頻率根據(jù)該二極管的溫度而變化。對(duì)于測(cè)量精度而言，將激光束12的頻率控制在一個(gè)很窄的范圍內(nèi)是很重要的，這意味著必須控制激光二極管的溫度。為此，將采用方塊16所指示的溫控系統(tǒng)，隨后將對(duì)此予以詳細(xì)描述。本發(fā)明的作用是通過使激光束12穿過氣體樣本，并測(cè)量該激光束的吸收，從而確定該氣體樣本中的氣體濃度級(jí)別。此技術(shù)通常稱為“激光吸收光譜法”。室10，包括固定在其上的部件，提供了一個(gè)可調(diào)的激光二極管吸收分光鏡。氣體樣本通過提供的氣流通道穿過室10。樣本氣體通過在入口管20的入口18引入，并經(jīng)過濾器22流入室10的內(nèi)部。該氣體通過室10流到與溫控系統(tǒng)16連接的出口管24。氣體通過氣泵26穿過該系統(tǒng)移動(dòng)，并流到排出管28，通過該排出管，氣體樣本返回到環(huán)境中。激光束12穿過一個(gè)窗(下面將會(huì)描述到該窗)。一部分光束穿過第一反射鏡44中的孔30。標(biāo)號(hào)12A表示光束在室10中的第一次傳播。一部分激光束12被該窗反射，被反射的光束用標(biāo)號(hào)12B表示。將光電探測(cè)器32安放為接收攔截的反射光束12B，并提供表示激光束12光強(qiáng)的電信號(hào)。通過導(dǎo)線34將光電探測(cè)器32發(fā)出的電信號(hào)傳遞到放大器36，放大器36將信號(hào)輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路38，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路在導(dǎo)線40上提供基準(zhǔn)數(shù)字輸入信號(hào)，導(dǎo)線40將基準(zhǔn)數(shù)字輸入信號(hào)輸入微處理器42。室10通常被稱作“赫里奧特”室。該名稱源于室的發(fā)明者，該室利用對(duì)置的反射鏡將光束在反射鏡之間來回往復(fù)反射，從而可以在相對(duì)較短長(zhǎng)度的裝置上獲得相對(duì)較長(zhǎng)的光程，在該室中，光徑為環(huán)形模式(circularpattern)。雖然總的來說屬于“赫里奧特”型，但本發(fā)明的室10有很多改進(jìn)和創(chuàng)新，下面將對(duì)此予以詳細(xì)描述。室10使用第一反射鏡44和與其相對(duì)的第二反射鏡46。在第一反射鏡44中提供小孔30，激光束穿過該小孔，并在室中形成首先與第二反射鏡46相碰撞的光束12A。光束12A在穿過小孔48射出第二反射鏡46之前，在反射鏡44與反射鏡46之間相繼反射若干次。射出的光束50碰撞上第二光電檢測(cè)器52，第二光電檢測(cè)器52在導(dǎo)線54上產(chǎn)生信號(hào)，輸入放大器電路56，放大器電路56輸入到第二模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器58，轉(zhuǎn)換器58在連接到微處理器42的導(dǎo)線60上提供數(shù)字信號(hào)。此發(fā)明的方法和實(shí)施該方法的系統(tǒng)用于檢測(cè)以下所選氣體，例如甲烷、丁烷、丙烷、乙烷、氧氣、氫氣、氮?dú)?、H2O、氟化氫、氯化氫、硼化氫、硫化氫、氨、CO、CO2、NO、NO2以及SF6。該系統(tǒng)通過將激光二極管更換為能夠發(fā)出最易為所關(guān)注的不同所選氣體吸收的頻率的光的激光二極管，可以用來檢測(cè)不同的所選氣體。當(dāng)使用發(fā)光二極管(而不是激光二極管)時(shí)，其所發(fā)出光的光譜更寬，可以檢測(cè)更多種不同的氣體，但通常只能檢測(cè)較高的濃度。本文將詳細(xì)描述該系統(tǒng)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)在檢測(cè)甲烷時(shí)特別奏效，而甲烷是天然氣和大多數(shù)人造燃?xì)獾幕境煞?。如果在氣體分配系統(tǒng)中發(fā)生泄漏，通?？梢酝ㄟ^檢測(cè)是否存在甲烷來定位泄漏點(diǎn)。因此，室10使用的激光二極管14所發(fā)出的光束其頻率對(duì)應(yīng)著可以為甲烷高度吸收的光頻。樣本氣體通過入口18吸入，經(jīng)過入口管20流入并通過室10，與樣本氣體中的甲烷量成比例地吸收(即衰減)光束12A的光強(qiáng)。光束50在已經(jīng)在反射鏡44與46之間反射很多次之后，從第二反射鏡46中的孔48中射出。下面將描述怎樣實(shí)現(xiàn)該方式。從光束12A進(jìn)入室10直到其通過孔48射出，該光束經(jīng)歷多次反射，這意味著該光束傳播了相當(dāng)于室10長(zhǎng)度很多倍的相對(duì)較長(zhǎng)的光程，進(jìn)而意味著為了通過氣體樣本中存在的甲烷吸收光束，提供了足夠的光程。通過將在導(dǎo)線34上的信號(hào)強(qiáng)度與在導(dǎo)線54上的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行比較，可以確定穿過室10的氣體樣本中甲烷的濃度。通過在微處理器42中的精確計(jì)算，可以極高精度地確定穿過室10的氣體樣本中甲烷的含量，并可表示為如百萬分之幾。如前所述，從激光二極管14發(fā)出的光束12穿過第一反射鏡44中的第一孔30，以在室10中提供光束12A。當(dāng)室10中的激光束12A初次傳播并遇到第二反射鏡46時(shí)，大部分光束強(qiáng)度反射回第一反射鏡44，然后在第一反射鏡44與第二反射鏡46之間反復(fù)反射，最終穿過第二窗48射出，形成出射光束50。然而，當(dāng)光束12A碰撞第二反射鏡46時(shí)，少部分的光束強(qiáng)度即使沒有孔或窗，也會(huì)穿過該反射鏡，因?yàn)榇蟛糠址瓷溏R表面并不是100％可反射的。光束12A的穿過第二反射鏡46的部分提供了第二出射光束62，其接合到第三光電檢測(cè)器64。這在導(dǎo)線66上產(chǎn)生一電信號(hào)，送到第三放大器68，該第三放大器輸入一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器70，數(shù)字轉(zhuǎn)換器70通過導(dǎo)線72將數(shù)字信號(hào)發(fā)送到微處理器42。本文中該發(fā)明的重要特征在于使用從室10中發(fā)出的兩單獨(dú)的出射光束50和62以啟動(dòng)光電檢測(cè)器52和64。顯然，為測(cè)量穿過室10的氣體中低濃度級(jí)別的甲烷，只要求出現(xiàn)在導(dǎo)線40和60上的輸入微處理器42的信號(hào)。對(duì)樣本氣體中非常低濃度級(jí)別的甲烷的檢測(cè)很重要，這種檢測(cè)是通過在光束射出窗48之前對(duì)激光束應(yīng)用長(zhǎng)光程來實(shí)現(xiàn)的，然而，如果要求檢測(cè)更寬范圍的甲烷，該配置不可行。如果穿過室的樣本氣體中存在的甲烷濃度級(jí)別相對(duì)較高，那么激光束在射出窗48之前，基本上將被全部吸收，以至沒有保留足夠的光束光強(qiáng)用于計(jì)算氣體樣本中高濃度甲烷的百分比。通過使用第三光電檢測(cè)器64可以解決這個(gè)問題。第二出射光束62在氣體樣本中傳播相對(duì)短的距離，因此即使當(dāng)檢測(cè)氣體中的甲烷百分比是光電檢測(cè)器52可測(cè)甲烷百分比的很多倍時(shí)，光束62的衰減仍發(fā)生在可供測(cè)量的程度內(nèi)。換而言之，使用兩個(gè)單獨(dú)的出射光束50和62，其中一個(gè)光束具有在檢測(cè)氣體中的短光程，另一光束具有長(zhǎng)光程，這樣使得系統(tǒng)的甲烷可測(cè)濃度范圍大大擴(kuò)展了。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，不是通過穩(wěn)態(tài)電壓激勵(lì)出激光光束12，以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)光束，而是相反地，通過鋸齒波形的電流使激光二極管14受到脈動(dòng)激勵(lì)。激光二極管的每次脈動(dòng)產(chǎn)生脈沖激光光束12，其光頻在所選帶寬上變化。每次電流脈沖產(chǎn)生的光，其光頻在該裝置設(shè)計(jì)用來檢測(cè)的特定氣體的最大吸收光頻上下變化。因?yàn)榧す舛O管14是通過特定脈沖電流波形所激勵(lì)，結(jié)果光電檢測(cè)器32、52和64(見圖1)產(chǎn)生的信號(hào)特征為該特定波形。因此，在微處理器42中，通過以光電檢測(cè)器32的信號(hào)將光電檢測(cè)器52和64的信號(hào)進(jìn)行電子分離，以檢測(cè)吸收。圖2到圖7表示室10的優(yōu)選實(shí)施例的細(xì)部。如上所述的室10通常稱之為赫里奧特型，然而它卻帶有顯著而重大的改變、創(chuàng)新、以及改進(jìn)。圖3為示出室10基本結(jié)構(gòu)的剖視圖。該圖示出了提供第一反射鏡44和第二反射鏡46的結(jié)構(gòu)。室10的獨(dú)特特征如圖2、圖3、圖5和圖6中所示，使用了一個(gè)中心軸部件74，其具有與第一反射鏡44接合的第一端76和與第二反射鏡46接合的第二端77。為實(shí)現(xiàn)其目的，中心軸部件74的外表面78的輪廓為中部的直徑小于端部76和77的直徑，下面將予以描述。在如圖4所示的配置中，中心軸74外套有殼體80，其由裝配在一起的兩個(gè)配合部分80A和80B形成。殼體80A、80B提供一個(gè)與中心軸外表面78間隔開的內(nèi)表面82，這樣提供了一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的環(huán)形區(qū)域84。在由樣本氣體通過的該環(huán)形區(qū)域84中，發(fā)生源自激光二極管的光的吸收，并通過該吸收檢測(cè)氣體樣本中的甲烷濃度。如圖2所示，在第一反射鏡44中形成第一孔30。源自激光二極管14的光束12首先穿過安裝在位于透鏡支撐板89的孔口中的透鏡86，然后與斜窗88相撞。在斜窗88處，部分光束12被反射，以提供參照?qǐng)D1討論過的激光光束12B。光束12B穿過透鏡90，并與第一光電檢測(cè)器32相遇。光束12穿過斜窗88，然后穿過在第一反射鏡44中的第一孔30。如圖3左側(cè)所示，第二反射鏡46具有如前所述的孔48，該孔與在蓋件94中的通路92成直線，光束通過該通路從室中射出。根據(jù)圖1所描述的光電檢測(cè)器52與通路92成一直線。在圖3中，第一反射鏡44中的孔30和第二反射鏡46中的孔48顯示為仿佛這些孔處于穿過軸76的縱向軸線(未顯示)的垂直平面中。這僅僅是為了說明起見，而這些孔并不要求在同一平面中，而且如圖9所示(現(xiàn)在將對(duì)此予以討論)，孔30和48通常不在同一平面中。圖9圖示了光束入射室10的光傳播模式，其中，第一反射鏡44和第二反射鏡46表示為圓圈，以小圓圈標(biāo)示第一孔30和第二孔48。用14表示的激光二極管產(chǎn)生如上所述的激光光束12A，光束12A穿過第一孔30進(jìn)入室中。光束12A碰撞第二反射鏡46。如上所述，部分光束12A穿過第二反射鏡46，產(chǎn)生光束62，光束62碰撞第三光電檢測(cè)器64。大部分光束12A如箭頭96所示被反射。光束在反射鏡44和46之間來回傳播很多次，并最終從第二反射鏡46的孔48中射出，參照?qǐng)D1所述，射出的光束標(biāo)示為標(biāo)記50。光束50碰撞第二光電檢測(cè)器52。圖9圖示出環(huán)繞中心軸的環(huán)形區(qū)域中在反射鏡44與46之間來回多次傳播的獨(dú)特光束路徑。該配置提供了一種具有極長(zhǎng)光程的非常堅(jiān)固的室結(jié)構(gòu)，通過該室結(jié)構(gòu)激光光束傳播穿過持續(xù)供給樣本氣體的環(huán)形區(qū)域。該長(zhǎng)光程通過光束的多次反射實(shí)現(xiàn)，能夠提供激光光束吸收的高度的敏感度，且同時(shí)能夠提供一種緊湊、堅(jiān)固且便攜的系統(tǒng)以用于檢測(cè)預(yù)選氣體，如甲烷。如圖9所示，光束12A以相對(duì)于軸74的假想縱向軸線的斜角射入室。這導(dǎo)致光束的入射點(diǎn)碰撞對(duì)置的反射鏡44和46，在這些反射鏡徑向周圍行進(jìn)。光束通過環(huán)形吸收區(qū)域84在相對(duì)的反射鏡44與46之間傳播，該環(huán)形吸收區(qū)域的橫截面面積在反射鏡表面處最大，在兩反射鏡之間的中間點(diǎn)處最小。因此，如圖3所示，軸74的直徑在該軸的相對(duì)兩端76與77之間的中間點(diǎn)處最小。如圖4、圖5、圖6和圖7所示，激光二極管14由標(biāo)號(hào)98所表示的激光安裝結(jié)構(gòu)支撐。圖2和圖11中示出不同的激光安裝結(jié)構(gòu)98A。圖7為激光安裝結(jié)構(gòu)98的重要部分的分解圖，該激光安裝結(jié)構(gòu)通過如圖4和圖5所示的結(jié)構(gòu)支架100支撐在室10的一端。最好見圖7，激光安裝結(jié)構(gòu)98包括支撐底座102，該支撐底座具有整體形成的平行部分104和106。即，支撐底座包括繞垂直軸鉸合到底座102的整體形成部分104上，而整體形成部分106繞水平軸鉸合到整體形成部分104上。此獨(dú)特的雙軸配置使得可使源自激光二極管的光束校準(zhǔn)得到非常精確的調(diào)整，以提供如圖9所示的臨界光徑，從而可以實(shí)現(xiàn)多光徑，于是光束準(zhǔn)確地從室中射出，與光電二極管52和64會(huì)遇。本發(fā)明的雙軸光束校準(zhǔn)系統(tǒng)的另一實(shí)施例將在后面參照?qǐng)D2和圖11進(jìn)行描述。如圖7所示，換熱器件108具有整體的向前延伸的凸柱部110。通過隔環(huán)112將換熱器件108固定到支撐底座102上。一個(gè)非金屬絕緣體114設(shè)置在換熱器件108的前表面上。下面將更詳細(xì)地描述，在換熱器件凸柱部110的前表面116上安裝有帕耳帖裝置118、基底120、熱敏電阻122和激光二極管14。金屬排熱部110、帕耳帖裝置118、基底120、熱敏電阻122和激光二極管14之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系在圖8中示出。如圖7所示，換熱器件108的后端包括整體管狀部124，在管狀部中包含換熱器片126(見圖7和圖8)。如圖8所示的電阻128，與起到金屬排熱作用的凸柱部110具有導(dǎo)熱關(guān)系。本發(fā)明的一個(gè)重要方面為用于控制激光二極管14的溫度的方法和系統(tǒng)。為了通過光束的光譜吸收有效地測(cè)量氣體濃度，將光束的頻率控制在窄范圍內(nèi)是很重要的。可以將激光二極管設(shè)計(jì)為提供最易為甲烷分子吸收的頻率的光。然而，如果頻率與臨界吸收頻率不同，那么就會(huì)降低該系統(tǒng)的精度。此外，激光二極管發(fā)出的光的頻率受該二極管的溫度的影響。圖8和圖10最好地示出用于控制激光二極管14的溫度的本發(fā)明的系統(tǒng)。圖10示意性示出激光二極管14與其熱控制部件之間的關(guān)系。激光二極管14固定在基底120上，例如通過使用導(dǎo)熱粘合劑。熱敏電阻122也固定在基底120上。將基底120粘合到起熱電降溫部件作用的帕耳帖元件118上。如圖7所示，通過如焊接等方法將帕耳帖元件118熱接合至作為換熱器件108凸柱部的金屬排熱部110上。金屬排熱部進(jìn)而與一個(gè)或多個(gè)換熱器片126熱接觸，如圖2、圖7和圖8所示。而且如圖8和圖10的電氣圖所示，電阻128也與金屬排熱部110熱連接。根據(jù)圖10，示出了熱控制部件之間的電的相互關(guān)系。熱敏電阻122提供與基底120的溫度成比例的電壓信號(hào)，而基底120的溫度與激光二極管14的溫度相關(guān)。將源自熱敏電阻122的信號(hào)輸入電流發(fā)生器電路130，然后將源自電流發(fā)生電路130的信號(hào)輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出將傳送到微處理器138。溫度選擇器電路136提供與基底120以及激光二極管14的所需溫度直接相關(guān)的電壓輸出，將其輸出被送入微處理器138。在微處理器138中，將該源自溫度選擇器136的信號(hào)與由熱敏電阻122所檢測(cè)到的數(shù)字編碼的溫度相比較，以提供輸出控制信號(hào)到導(dǎo)線140上。將導(dǎo)線140上的信號(hào)輸入加熱模式“開/關(guān)”開關(guān)142。當(dāng)開關(guān)為“開”時(shí)，將該信號(hào)輸入電阻128，電阻128的作用是根據(jù)要求向換熱器凸柱部110供熱。將源自微處理器138的輸出送入帕耳帖控制信號(hào)生成器144，接著輸入數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器146，將該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出送入帕耳帖電流生成器148，接著該帕耳帖電流生成器向帕耳帖元件118供給控制電流。在大部分操作情形下，本發(fā)明換熱器系統(tǒng)的功能為冷卻激光二極管14。即，激光二極管通常明顯產(chǎn)生熱量，因此通常必須消除源自激光二極管的熱，以將其保持在要求的工作范圍內(nèi)。因此，在正常工作條件下不會(huì)用到電阻128，因?yàn)殡娮?28的唯一功能就是在必要時(shí)向換熱器凸柱部110供熱，以便通過帕耳帖元件118將熱傳導(dǎo)至基底120，從而向激光二極管14提供溫暖環(huán)境。因?yàn)橥ǔＳ斜匾诘湫偷沫h(huán)境溫度下冷卻激光二極管，所以本發(fā)明的一個(gè)重要方面是將受測(cè)氣體用作冷卻介質(zhì)的思路。如圖1所示，受測(cè)氣體在穿過室10后，將被引導(dǎo)至圖8和圖10中所示的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)16，圖7中還示出了該系統(tǒng)的元件。流過室10(在其中確定受測(cè)氣體的甲烷濃度)的受測(cè)氣體還可以方便地用作冷卻介質(zhì)。如圖7所示和圖8示意性所示，受測(cè)氣體通過冷卻系統(tǒng)流出室10并經(jīng)過安裝在殼體管狀部124中的冷卻片126。由激光二極管在選定電壓下消耗的電流可以用作激光二極管溫度的指示。即，當(dāng)激光二極管溫度上升時(shí)，對(duì)電流流動(dòng)的電阻也上升。該特征可以用作調(diào)節(jié)該二極管溫度的方法。通過記錄二極管所消耗的電流，就可以使用圖8和圖10所示的溫控系統(tǒng)。因此，可以用與激光二極管14串聯(lián)的電流表取代熱敏電阻122，以向測(cè)量電流生成器130提供控制信號(hào)，以產(chǎn)生合適的信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器132，并進(jìn)而輸入微處理器138。使用合適的軟件，微處理器可以通過帕耳帖裝置118或電阻128來控制溫度的修正。盡管此系統(tǒng)有良好的理論可行性，然而在實(shí)踐中的問題是，很難用二極管電壓和電流以實(shí)現(xiàn)所要求的二極管溫度控制精度。參考圖3結(jié)合圖10，其中很好地示出了樣本氣體流入和流出室10所采取的路徑。在將樣本氣體吸入入口管20并通過過濾器22之后，該氣體通過在蓋件94中虛線所示的通路150進(jìn)入室10。氣體從通路150，進(jìn)入位于中心軸74的第二端77中的軸向凹槽152。多個(gè)間隔開的小內(nèi)徑通路154在徑向平面中從軸向凹槽延伸到軸74的表面78，以與環(huán)形吸收區(qū)域84連接。該多個(gè)孔口154是用來均勻分布進(jìn)入吸收區(qū)域84一端的樣本氣體入口。氣體在吸收區(qū)域84中傳輸，從軸74的第二端77傳輸?shù)降谝欢?6。在軸74的第一端76附近具有多個(gè)位于徑向平面中的通路156，這些通路與軸向凹槽158相通。出口通路160與軸向凹槽158相通，樣本氣體通過該出口通路流出室10。圖2和圖3示出了將軸向凹槽158連接到環(huán)形吸收區(qū)域84的多個(gè)小的通路156。樣本氣體在通過通路160流出室10后，流經(jīng)一個(gè)長(zhǎng)的軟管162(見圖5)。如圖5所示，一個(gè)端蓋164將換熱器件108的后端封閉，該端蓋具有徑向通路166以接受軟管162的端部。端蓋164中的第二通路168(見圖7)提供與圖1中所見的氣泵26的連通，可以通過諸如圖1所示(未在其它圖中示出)的軟管170以實(shí)現(xiàn)該連通。樣本氣體通過泵26的作用吸入并運(yùn)動(dòng)到環(huán)形吸收區(qū)域84中，其方式為樣本氣體沿整個(gè)環(huán)形通路周圍均勻分布，從而當(dāng)光束在對(duì)置的反射鏡44與46之間反復(fù)地反射時(shí)，光束吸收的機(jī)會(huì)將均勻分布，在一種配置中，其中的氣體通路最有效地形成于軸74的端部中。本文中所示出和描述的用于測(cè)量預(yù)選氣體(如甲烷)濃度的該室通常被設(shè)置為在大氣壓或接近于大氣壓下操作，然而該系統(tǒng)在約.1到約2.0個(gè)大氣壓下也能順利地運(yùn)行?；旧?，所示該系統(tǒng)并不打算用于檢測(cè)高壓氣體樣本。本發(fā)明的該氣體檢測(cè)系統(tǒng)特別適用于進(jìn)行地理區(qū)域的勘測(cè)，以查找何處發(fā)生了氣體泄漏。由于通過殼體部件80A和80B環(huán)繞中心軸74得到具有用于光束傳播的相對(duì)較長(zhǎng)光程的相對(duì)較小容積的樣本氣體檢測(cè)區(qū)域，以此實(shí)現(xiàn)封閉的環(huán)形吸收區(qū)域，所以本文中該氣體檢測(cè)系統(tǒng)特別地適用于作為勘測(cè)裝置使用。通過氣泵26的持續(xù)動(dòng)作，可以將檢測(cè)區(qū)域中的樣本氣體快速地更換。借助這些獨(dú)特特征的優(yōu)點(diǎn)，使本發(fā)明的該氣體檢測(cè)系統(tǒng)適于在某一地理區(qū)域上以相對(duì)較快的速度移動(dòng)(相比于現(xiàn)有氣體檢測(cè)系統(tǒng))。特別地，可以通過以一定速度行駛的車輛使本文中所描述的該氣體檢測(cè)裝置四處移動(dòng)，這使得能夠在相對(duì)較短的時(shí)間里檢測(cè)到在相對(duì)較廣大的地理區(qū)域中的可能的氣體泄漏。當(dāng)通過車輛運(yùn)輸本發(fā)明的該系統(tǒng)時(shí)，重要的是要將圖1中所示的樣本氣體入口18伸出車輛的外面，使得當(dāng)車輛從地理區(qū)域的一部分行駛到另一部分時(shí)，可以從當(dāng)?shù)丨h(huán)境中將氣體持續(xù)地抽入到該系統(tǒng)中。為了提供可能有重要意義的關(guān)于區(qū)域氣體濃度的準(zhǔn)確信息，本發(fā)明的該系統(tǒng)特別適于使用圖1所指示的全球定位系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)172與微處理器42連通。此外，通過使用連接到微處理器42上的打印機(jī)174及全球定位系統(tǒng)172，就可以生成帶有檢測(cè)氣體濃度級(jí)別的打印輸出的地圖。使用者可以勘測(cè)以下區(qū)域，諸如工廠、鄉(xiāng)村、工業(yè)園、大城市的部分、或任何感興趣的區(qū)域，并獲得標(biāo)示有特定氣體(如甲烷)濃度級(jí)別的地圖。以此方式，使用者可以快速地確定存在氣體濃度上升的區(qū)域，然后可使本發(fā)明的該裝置返回該區(qū)域，在該區(qū)域中攜帶該裝置(相對(duì)于用車輛運(yùn)輸該裝置)以在附近進(jìn)行更詳細(xì)的檢測(cè)從而確定何處發(fā)生氣體泄漏。圖2和圖11示出了激光安裝結(jié)構(gòu)98A的另一實(shí)施例，該結(jié)構(gòu)具有不同的雙軸安裝方式，用于校準(zhǔn)激光二極管發(fā)射的光束。一個(gè)結(jié)構(gòu)支架176固定在室10的前端。支架176支撐基座板178(見圖11)。一個(gè)可調(diào)板180通過薄的、柔韌的第一鉸合片182鉸合至基座板178上。一個(gè)薄的、柔韌的第二鉸合片184(見圖2和圖11)支撐具有管狀部188的換熱器件186，該管狀部作為換熱器殼體，其外端被端蓋190封閉。管狀部188容納換熱器片126。管狀部188具有與圖7所描述的通路166和168相對(duì)應(yīng)的使樣本氣體流動(dòng)的通路166A和168A。當(dāng)激光光束與室10成直線時(shí)，鉸合片182和184在其彈性限度內(nèi)彎曲，因此可以起到與參照?qǐng)D7所描述的支撐板102的平行部分104和106的整體形成的鉸鏈同樣的作用。這兩種結(jié)構(gòu)都允許激光二極管繞在垂直面中的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)榧庸ぶ圃斓慕?jīng)濟(jì)性，所以圖2和圖11的激光安裝結(jié)構(gòu)98A優(yōu)于圖7的激光安裝結(jié)構(gòu)。另外，這兩個(gè)實(shí)施例作用方式相同，做同樣的事，并實(shí)現(xiàn)同樣的結(jié)果。盡管本文在一定程度上具體地描述了本發(fā)明，很顯然對(duì)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和部件的安裝可以進(jìn)行很多改變，但這些都不脫離本公開文本的范圍和精神。應(yīng)當(dāng)明白，本文所闡釋的實(shí)施例是為出于舉例說明的目的，而不是限定本發(fā)明，本發(fā)明僅僅受本文所附權(quán)利要求書的范圍所限定，包括與其每一要素等同的全部范圍。權(quán)利要求1.一種檢測(cè)環(huán)境中預(yù)選氣體的方法，包括(1)將源自環(huán)境的樣本氣體流持續(xù)地穿過檢測(cè)裝置中的封閉檢測(cè)區(qū)域；(2)激勵(lì)光源，以發(fā)射被所述預(yù)選氣體高度吸收的預(yù)選頻率的光束，所述光源具有與其配合的熱控制裝置；(3)將所述光束穿過所述封閉檢測(cè)區(qū)域中的所述氣體流；(4)測(cè)量所述光束的吸收，以提供所述氣體樣本中的所述預(yù)選氣體的濃度的指標(biāo)；以及(5)將所述檢測(cè)氣體流過所述熱控制裝置以增加對(duì)所述光源的溫度控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)選氣體選自于包括甲烷、丁烷、丙烷、乙烷、氧氣、氫氣、氮?dú)?、H2O、氟化氫、氯化氫、硼化氫、硫化氫、氨、CO、CO2、NO、NO2以及SF6的組。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光源為激光二極管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光源為發(fā)光二極管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱控制裝置包括與所述光源有熱連通的吸熱裝置，所述吸熱裝置包括熱耗散器，所述樣本氣體流流經(jīng)所述熱耗散器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測(cè)裝置的形式為赫里奧特型多程室。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從所述光源發(fā)射的所述光束被分開，部分所述光束直接傳播到光電檢測(cè)器，所述光電檢測(cè)器提供基準(zhǔn)信號(hào)，通過在所述封閉檢測(cè)區(qū)域中的所述樣本氣體流，所述基準(zhǔn)信號(hào)被用于測(cè)量所述光束的吸收。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光束在穿過所述氣體流之后，與光電檢測(cè)器碰撞，所述光電檢測(cè)器提供電信號(hào)，用于測(cè)量所述光束的吸收。9.一種用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括軸，具有前端和后端；殼體，圍繞所述軸并與所述軸的外表面隔開，提供環(huán)形吸收區(qū)域；泵，用于使所述氣體樣本通過所述吸收區(qū)域；第一環(huán)形反射鏡，支撐在所述軸的第一端上，在所述第一環(huán)形反射鏡中具有入口孔；第二環(huán)形反射鏡，支撐在所述軸的第二端上，在所述第二環(huán)形反射鏡中具有出口孔；光源，支撐在所述第一反射鏡的前方，當(dāng)受到激勵(lì)時(shí)，產(chǎn)生光束，所述光束穿過所述入口孔，進(jìn)入所述環(huán)形吸收區(qū)域，以在所述反射鏡之間反復(fù)地反射，所述光束在多次反射后，通過所述出口孔射出；第一光電檢測(cè)器，用于指示進(jìn)入所述入口孔的所述光束的強(qiáng)度；第二光電檢測(cè)器，支撐在所述第二反射鏡的后方，與所述出口孔對(duì)準(zhǔn)，以接受所述光束的碰撞；以及連接到所述第一和第二光電檢測(cè)器的裝置，通過所述裝置測(cè)量所述光束的吸收，從而通過所述裝置可以確定所述氣體樣本中的所述預(yù)選氣體的濃度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括窗，在所述光源與所述入口孔之間，以所述光束的入射角進(jìn)行定位，部分所述光束被所述窗反射以碰撞所述第一光電檢測(cè)器。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括第三光電檢測(cè)器，定位于所述第二環(huán)形反射鏡以外，以接收部分所述光束，當(dāng)所述光束傳播縮短長(zhǎng)度的光程穿過所述環(huán)形吸收區(qū)域之后，所述部分的光束穿過所述第二環(huán)形反射鏡，從而可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)于高濃度級(jí)別的濃度檢測(cè)。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括所述軸中的通路，將所述前端和后端與所述軸周圍的所述吸收區(qū)域連通，樣本氣體通過所述軸流入，通過并流出所述吸收區(qū)域。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，其中所述殼體由圍繞所述軸的第一和第二半殼形成，所述第一和第二半殼設(shè)置在所述軸周圍，配置用來限定所述環(huán)形吸收區(qū)域。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括熱電冷卻器，熱耦合至所述光源和控制電路，從而控制所述光源的溫度。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括基底，所述光源安裝在所述基底上；并包括熱敏電阻，其安裝在所述基底上，提供對(duì)所述基底溫度的測(cè)量，進(jìn)而測(cè)量所述光源的溫度，所述熱敏電阻連接到所述控制電路。16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，其中所述光源為激光發(fā)射二極管。17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，其中所述光源為發(fā)光二極管。18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，其中所述光源和所述熱電冷卻器安裝在支撐到所述室上的腔室中，并包括換熱器，其中所述腔室與所述換熱器熱隔絕。19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括被連接的泵，用來通過管道將樣本氣體吸入并使其通過所述環(huán)形吸收區(qū)域，并且包括與所述環(huán)形吸收區(qū)域和所述泵串聯(lián)的過濾器系統(tǒng)，其中限定所述泵、管道和過濾器系統(tǒng)并確定其大小，從而使所述吸收區(qū)域中的樣本氣體的壓力在約.1到2.0個(gè)大氣壓之間。20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括熱耦合到所述光源的換熱系統(tǒng)、用于使樣本氣體流過所述吸收區(qū)域的泵，還包括用于使所述樣本氣體流過所述換熱器的管道。21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，包括全球定位系統(tǒng)，提供確定所述室的地理位置的信號(hào)；以及顯示器，連接到裝置和所述全球定位系統(tǒng)，提供在不同地理位置的所測(cè)氣體濃度的顯示。22.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，其中所述光源安裝在光源安裝結(jié)構(gòu)中，所述光源安裝結(jié)構(gòu)支撐到所述室上所述第一反射鏡的前方，其中所述光源安裝結(jié)構(gòu)可以繞垂直平面中的兩個(gè)偏離軸樞轉(zhuǎn)，從而可以將所述光束與所述入口孔以及所述環(huán)形反射鏡精確校準(zhǔn)。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，其中第一和第二平板片形成在徑向平面內(nèi)的鉸鏈，所述鉸鏈提供樞轉(zhuǎn)的所述兩個(gè)偏離軸。24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，其中所述激光發(fā)射二極管被脈沖電流所激勵(lì)，所述脈沖電流具有普通的鋸齒形，從而每個(gè)電壓脈沖發(fā)射的光的頻率覆蓋預(yù)選波段。25.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量氣體樣本中的預(yù)選氣體的濃度的室，其中以車輛運(yùn)輸所述室，并且，其中在車輛運(yùn)動(dòng)中，通過從車輛外部不斷抽取樣本氣體持續(xù)地更換氣體樣本。全文摘要本發(fā)明公開了一種測(cè)量氣體樣本中預(yù)選氣體的濃度的方法和裝置。裝置包括具有中心軸(74)和殼體(80A、80B)的赫里奧特型多程室(10)，殼體環(huán)繞軸并與軸間隔開以提供管狀的樣本腔(84)。通過軸兩端的孔(154、156)泵送氣體樣本穿過樣本腔。第一反射鏡(44)與第二反射鏡(46)支撐在軸的兩端。提供光源(如激光或LED)用于發(fā)射光束，光束經(jīng)過第一反射鏡中的入口孔(30)射入到樣本腔中，光束波長(zhǎng)為預(yù)選氣體的強(qiáng)吸收波長(zhǎng)。光束在經(jīng)過第二反射鏡中的出口孔(48)射出多光徑室并與檢測(cè)器(52)碰撞之前，在反射鏡之間反射若干次。該裝置還包括用于監(jiān)測(cè)未衰減光束光強(qiáng)的基準(zhǔn)檢測(cè)器(32)，和用于檢測(cè)在單次穿過多光徑室之后穿過第二反射鏡傳播的光束光強(qiáng)的檢測(cè)器。光源有效地連接到具有吸熱裝置的熱控制裝置上，并使氣體樣本流過吸熱裝置以加強(qiáng)對(duì)光源的溫度控制。文檔編號(hào)G01N21/31GK1659428SQ02829531公開日2005年8月24日申請(qǐng)日期2002年9月6日優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日發(fā)明者法布里斯·馬塞爾·S·布奈申請(qǐng)人:Tdw特拉華有限公司