相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2014年12月12日提交的美國臨時(shí)申請no.62/090,944的權(quán)益，其內(nèi)容通過引用并入本文。本發(fā)明一般涉及光譜系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于測量樣品中材料濃度值的光譜系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：：正在開發(fā)用于高靈敏度氣體檢測的光學(xué)儀器，以用于未來的環(huán)境、工業(yè)和健康監(jiān)測應(yīng)用。為了測量光譜測量系統(tǒng)中的多個(gè)傳感器通道，常規(guī)方法使用多個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，或者使用時(shí)分復(fù)用方法將多個(gè)傳感器輸出連接至相同的數(shù)據(jù)采集通道。這些解決方案由于數(shù)據(jù)采集通道數(shù)量的增加而導(dǎo)致更高的系統(tǒng)總成本或者由于死區(qū)測量時(shí)間而導(dǎo)致傳感器輸出信號(hào)的較低效率使用。圖1是現(xiàn)有的用于多種氣體成分檢測的光譜系統(tǒng)的示意圖，如于以下文獻(xiàn)中所公開的：“compactportableqepasmulti-gassensor”,proc.ofspievol.7945,2011。當(dāng)激光是由頻率為f的正弦波形調(diào)制時(shí)，則傳感器輸出中的材料吸收信號(hào)位于2f的諧波頻率處，以及諧波頻率2f處的信號(hào)強(qiáng)度與樣品中的材料濃度值成比例。處理的數(shù)據(jù)被傳送到其他設(shè)備(即，經(jīng)由rs232通信端口至另一計(jì)算機(jī))以進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。該系統(tǒng)也向用戶提供頻率為2f的信號(hào)的監(jiān)控端口。如圖1所示，各傳感器(稱為分光儀的改進(jìn)型石英音叉，其為一種壓電元件)由sphl-sph4表示?；プ杩狗糯笃?ta)連接到每個(gè)傳感器，以將由傳感器產(chǎn)生的微小壓電電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成待數(shù)字化的電壓信號(hào)。通過設(shè)備(comm)將來自四個(gè)傳感器的電壓信號(hào)組合成一個(gè)頻率為2f的信號(hào)。該信號(hào)組合裝置可以是電壓組合器或信號(hào)開關(guān)。圖2示出了使用鎖定放大器來測量在指定的調(diào)制頻率下的傳感器信號(hào)強(qiáng)度，如以下公開所披露的：“quartz-enhancedphotoacousticspectroscopy”,opt.lett.v27,1902,2002。因?yàn)殒i定放大器因其從極其嘈雜的環(huán)境中提取具有已知載波頻率的信號(hào)的能力而是眾所周知的，所以根據(jù)提供給鎖定放大器的參考頻率，該系統(tǒng)能夠一次檢測一個(gè)傳感器的調(diào)制頻率。然而，系統(tǒng)的總測量時(shí)間是每個(gè)傳感器通道的測量時(shí)間的總和。在光譜測量中，當(dāng)光能被目標(biāo)樣品材料吸收時(shí)，吸收能量的一部分被轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，例如從樣品輻射的不同波長的光、超聲波和熱能?？梢允褂锰厥獾膫鞲衅鱽頇z測來自樣品的輻射能量。為了使傳感器有效地區(qū)分樣品輻射能量與其他環(huán)境噪聲，通常及時(shí)對激發(fā)光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制或波長調(diào)制，樣品的輻射能量具有相同的調(diào)制頻率。由于傳感器通常被設(shè)計(jì)為具有一個(gè)基本諧振頻率，因此重要的是，選擇光源的強(qiáng)度調(diào)制頻率來匹配傳感器的諧振頻率以產(chǎn)生最大檢測效率。如圖1所示，通常使用正弦波形來調(diào)制光譜測量中使用的光源的強(qiáng)度或波長。由于樣品中的能量轉(zhuǎn)換過程通常不是完美的線性過程，因此樣品輻射能將包含基本調(diào)制頻率和諧波分量。只有一個(gè)諧振頻率的傳感器只能響應(yīng)一個(gè)頻率激勵(lì)，并且在諧波頻率處有很弱的或沒有響應(yīng)。調(diào)制頻率諧波處的樣品輻射能量不能被傳感器檢測到，因而被浪費(fèi)。如上所述，現(xiàn)有系統(tǒng)非常復(fù)雜且效率低下。因此，需要解決在使用光譜分析方法來進(jìn)行高靈敏度材料分析中存在的挑戰(zhàn)，其要求增加的樣品測量通道、降低的系統(tǒng)復(fù)雜性、提高的測量效率和檢測靈敏度。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種用于測量樣品中的材料濃度值的系統(tǒng)，包括：以不同頻率調(diào)制的多個(gè)激光源，每個(gè)激光源將光發(fā)射至樣品中；多個(gè)傳感器，用于檢測來自樣品的輸出信號(hào)；信號(hào)組合器模塊，用于將由所述多個(gè)傳感器檢測到的輸出信號(hào)組合成一組合信號(hào)；數(shù)據(jù)采集(daq)裝置，用于數(shù)字化組合信號(hào)；傅立葉變換單元，用于對數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，以并行獲得每個(gè)調(diào)制頻率的信號(hào)強(qiáng)度；和數(shù)字信號(hào)處理器，用于計(jì)算樣品中的材料濃度值。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于測量樣品中的材料濃度值的方法，包括：將來自以不同頻率調(diào)制的多個(gè)激光源的光引導(dǎo)至樣品中；用多個(gè)傳感器檢測來自樣品的輸出信號(hào)；將由所述多個(gè)傳感器檢測出的輸出信號(hào)組合并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；數(shù)字化電壓信號(hào)；對數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，以并行獲得每個(gè)調(diào)制頻率的信號(hào)強(qiáng)度；并計(jì)算樣品中的材料濃度值。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于補(bǔ)償激光源的調(diào)制中心波長漂移的方法，包括：將中心波長的漂移轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的占空比是與中心波長漂移成比例；測量脈沖信號(hào)的占空比以確定中心波長的漂移；并產(chǎn)生用于激光源的電流驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)以補(bǔ)償漂移。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種用于提高光譜系統(tǒng)的檢測靈敏度的方法，包括：產(chǎn)生連接到激光源驅(qū)動(dòng)器的調(diào)制波形；將來自激光源的調(diào)制光傳輸通過參比池并檢測參比池的樣本吸收曲線；測量樣品吸收頻譜；測量傳感器頻率響應(yīng)譜并識(shí)別傳感器峰值響應(yīng)頻率；并設(shè)計(jì)定制的調(diào)制波形，以提高樣品吸收頻譜中傳感器峰值響應(yīng)頻率的信號(hào)強(qiáng)度。附圖說明圖1示出了用于多個(gè)氣體成分檢測的現(xiàn)有光譜系統(tǒng)；圖2示出了采用鎖定放大器來測量在指定調(diào)制頻率下的傳感器信號(hào)強(qiáng)度的現(xiàn)有方法；圖3示出了根據(jù)一實(shí)施例的用于同時(shí)測量多個(gè)材料成分的光譜系統(tǒng)。圖4示出了根據(jù)一實(shí)施例的用于補(bǔ)償激光源調(diào)制中心波長漂移的布置；圖5示出了根據(jù)另一實(shí)施例的用于補(bǔ)償激光源調(diào)制中心波長漂移的布置；圖6示出了使用根據(jù)一實(shí)施例的方法的人體呼吸中co濃度的測量結(jié)果；圖7示出了提高光譜系統(tǒng)的測量靈敏度的方法；圖8示出了在其諧振頻率32764.4hz附近的l0hz范圍內(nèi)的傳感器的測量的頻率響應(yīng)曲線；圖9示出了在25khz至100khz的較大頻率范圍內(nèi)與圖7中相同的傳感器的測量頻率響應(yīng)曲線；圖10示出了當(dāng)通過正弦波形調(diào)制激光源時(shí)樣品吸收曲線的典型時(shí)間曲線；圖11示出了圖9中的樣品吸收曲線的傅立葉變換，以顯示其頻率分量；圖12示出了當(dāng)通過定制的驅(qū)動(dòng)波形調(diào)制激光源時(shí)優(yōu)化的樣品吸收曲線的時(shí)間曲線；圖13示出了圖11中的優(yōu)化的樣品吸收曲線的傅立葉變換，以顯示其頻率分量。具體實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明的原理的說明性的實(shí)施例的描述旨在結(jié)合附圖來閱讀，其中附圖將被認(rèn)為是整個(gè)書面描述的一部分。在本文公開的本發(fā)明的實(shí)施例的描述中，對于方向或取向的任何參考僅僅是為了方便描述，并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。相對術(shù)語如“下方的”、“上方的”、“水平的”、“垂直的”、“之上”、“之下”、“上”、“下”、“頂”和“底”，以及其派生詞(如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)應(yīng)當(dāng)被解釋為指的是如所描述的或如所討論的圖中所示的取向。這些相對術(shù)語僅用于描述的方便，并不要求將設(shè)備構(gòu)造或操作在特定方向，除非明確指出。諸如“附接”、“附加”、“固定”、“耦合”、“互聯(lián)”和類似的術(shù)語是指其中結(jié)構(gòu)通過中間結(jié)構(gòu)直接或間接地彼此固定或附接的關(guān)系，以及兩者可移動(dòng)或剛性附件或關(guān)系，除非另有明確說明。此外，通過參考示例性實(shí)施例來說明本發(fā)明的特征和益處。因此，本發(fā)明明確地不應(yīng)限于此類示例性實(shí)施例，其示出了可能單獨(dú)存在或以特征的其他組合存在的特征的一些可能的非限制性組合；本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。本公開描述了目前預(yù)期的實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)最佳模式。本說明書并不旨在被理解為限制性的，而是提供僅用于通過參考附圖的說明性目的本發(fā)明的實(shí)例，以向本領(lǐng)域技術(shù)人員建議本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。在附圖的各種視圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部分。傳統(tǒng)的光譜分析系統(tǒng)使用離散的傳感器，每個(gè)傳感器針對要檢測的一種材料，并且每個(gè)傳感器具有它自己的連接到數(shù)據(jù)采集(daq)裝置的信號(hào)輸出通道。所述系統(tǒng)需要多個(gè)daq通道或?yàn)樗袀鞲衅鞣謺r(shí)(time-sharing)相同daq通道。本文公開了一種系統(tǒng)，其利用一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集通道對來自多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，隨后進(jìn)行傅里葉頻率分析以同時(shí)處理多個(gè)傳感器通道。來自新系統(tǒng)中多個(gè)傳感器通道的信號(hào)以信號(hào)頻率進(jìn)行復(fù)用，并可同時(shí)數(shù)字化和并行處理。由于數(shù)據(jù)采集和處理通道總體減少，系統(tǒng)效率更高，以及系統(tǒng)可能具有實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)系統(tǒng)更高的檢測靈敏度的潛力。圖3示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的能夠同時(shí)測量同一樣品中的多種材料成分的光譜系統(tǒng)。多個(gè)激光源311、312、313、314以針對不同傳感器331、332、333、334優(yōu)化的不同基頻(f1-f4)進(jìn)行調(diào)制。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器具有不同的諧振頻率。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器基于使用石英音叉(qtf)作為聲振蕩的檢測器，聲振蕩是通過光輻射在吸收氣體中引起的?？紤]其他類型的光譜傳感器。每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)主要在激發(fā)激光調(diào)制頻率的二次諧波(2f1至2f4)處。注意，為了明確和不失一般性，圖3中示出了4個(gè)激光源和4個(gè)傳感器。應(yīng)當(dāng)理解，本公開的系統(tǒng)可以容納不同數(shù)量的激光源和不同數(shù)量的包括單個(gè)通道的傳感器。來自不同傳感器的不同信號(hào)頻率在信號(hào)組合器340處組合成組合信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)組合器可以是互阻抗放大器，或電壓相加電路并且組合信號(hào)是電壓信號(hào)。高速數(shù)據(jù)采集(daq)裝置350以至少或高于奈奎斯特采樣率所需要的采樣率數(shù)字化組合信號(hào)，以提高測量信號(hào)的snr(信噪比)。處理單元360對數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，以計(jì)算組合信號(hào)的頻譜。在傅里葉變換過程中并行地獲得不同調(diào)制頻率下的信號(hào)強(qiáng)度。數(shù)字信號(hào)處理器370執(zhí)行包括濾波、平均和背景相減的必要的信號(hào)處理步驟，以獲得作為測量結(jié)果380的材料濃度值。應(yīng)當(dāng)理解，傅立葉變換和數(shù)字信號(hào)處理可以由配置有指令或編程代碼的一個(gè)或多個(gè)電路、處理器或子系統(tǒng)執(zhí)行以完成一個(gè)或多個(gè)這樣的功能。一實(shí)施例包括以下三個(gè)方面：(1)使用信號(hào)組合器將來自多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)組合進(jìn)一個(gè)模擬信號(hào)通道。使用一個(gè)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換通道對一個(gè)模擬通道中的組合信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化；(2)模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣率等于或高于奈奎斯特采樣理論所需的采樣率，以捕獲最高感興趣的頻率信號(hào)：(3)對數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，以同時(shí)計(jì)算所有頻率分量的信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)而分離來自不同傳感器的信號(hào)；和(4)數(shù)字信號(hào)處理器并行地計(jì)算所有傳感器通道中的樣品材料濃度值。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的測量方法采用用于光譜測量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理的高速daq卡和傅立葉變換，并且該測量方法可以應(yīng)用于具有一個(gè)或多個(gè)傳感器通道的系統(tǒng)。與使用用于信號(hào)檢測的鎖定放大器的常規(guī)系統(tǒng)相比，該方法是一種改進(jìn)。在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法中，來自所有傳感器通道的原始信號(hào)被頻率復(fù)用到一個(gè)信號(hào)路徑中，在模數(shù)轉(zhuǎn)換期間以最高可能的電壓分辨率和時(shí)間分辨率被捕獲，并且使用傅里葉變換被并行處理。相反，鎖定方法使用非常窄的帶通濾波器，通過抑制所有其它頻率分量來檢測感興趣的頻率的信號(hào)。利用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法，信號(hào)檢測效率明顯更高。在使用光譜系統(tǒng)測量樣品中的材料濃度值時(shí)，需要補(bǔ)償激光源的調(diào)制中心波長的漂移。圖4示出了設(shè)計(jì)為補(bǔ)償用于材料吸收光譜測量的激光源的調(diào)制中心波長漂移問題的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，激光調(diào)制中心波長漂移作為用于處理器的電壓信號(hào)被檢測，以進(jìn)行監(jiān)視和控制其恒定。這個(gè)目標(biāo)是通過三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的：(1)將激光中心波長漂移轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，使得脈沖信號(hào)的占空比與中心波長漂移成比例；(2)測量脈沖信號(hào)424的占空比并使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)416將其轉(zhuǎn)換成由處理器414檢測的電壓信號(hào)；(3)處理器通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)412輸出控制信號(hào)，以控制從激光器426的電流控制器418輸出的直流偏置電流，以補(bǔ)償波長漂移。如圖4所示，任意波形發(fā)生器(awg)422向激光電流驅(qū)動(dòng)器418提供調(diào)制波形，使得激光輸出波長掃描參比池(referencecell)428中的材料的吸收波長。參比池428包含吸收與系統(tǒng)要檢測的樣品相同的波長的樣品。然后通過檢測器432檢測激光通過參比池428的傳輸。來自awg的觸發(fā)輸出連接到脈沖發(fā)生器434的一個(gè)輸入端口，以及檢測器輸出端連接到同一脈沖發(fā)生器434的另一個(gè)輸入端口，awg觸發(fā)器將在調(diào)制周期開始時(shí)將脈沖發(fā)生器輸出設(shè)置為高邏輯電平，以及光檢測器輸出中的吸收事件將脈沖發(fā)生器輸出設(shè)置為低邏輯電平。脈沖的上升沿和下降沿分別與觸發(fā)事件和波長吸收事件同步。因此，保持在高邏輯電平的脈沖發(fā)生器輸出的占空比與發(fā)生在調(diào)制觸發(fā)事件的時(shí)間和發(fā)生波長吸收事件的時(shí)間之間的時(shí)間延遲成比例。占空比的變化意味著激光源的調(diào)制中心波長的漂移。脈沖占空比測量模塊424測量從脈沖發(fā)生器434輸出的作為電壓信號(hào)的脈沖信號(hào)的占空比。在一個(gè)實(shí)施例中，脈沖占空比測量模塊424使用電阻-電容網(wǎng)絡(luò)。由于脈沖占空比測量的輸出是電壓信號(hào)，而電流驅(qū)動(dòng)器所需的直流偏置控制輸入也是電壓信號(hào)，所以如圖5所示的專用放大器510，可以設(shè)計(jì)為替代需要一個(gè)額外的adc416和dac412的基于處理器的控制環(huán)路。圖5示出了根據(jù)一實(shí)施例的能夠自動(dòng)補(bǔ)償激光源的調(diào)制中心波長漂移的電路。圖4所示的處理器414、adc416和dac412被放大器510代替。在一個(gè)實(shí)施例中，“邊沿觸發(fā)的”置位-復(fù)位(sr)鎖存器520執(zhí)行脈沖發(fā)生器434的功能。圖6示出了使用根據(jù)一實(shí)施例的方法的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。例如，該實(shí)驗(yàn)測量了幾個(gè)受測試者(吸煙和無吸煙)的人體呼吸中的co水平測量。該結(jié)果通過使用高速數(shù)據(jù)采集后并通過傅里葉變換的軟件進(jìn)行計(jì)算的。qtf氣體傳感器的共振頻率(32768hz)處的信號(hào)強(qiáng)度與靶向氣體(co)濃度成比例。在軟件顯示中，水平軸是時(shí)間，縱軸是與人體呼吸中的co濃度成比例的信號(hào)強(qiáng)度。如圖6所示，在顯示的右半部分，共有10個(gè)信號(hào)峰值對應(yīng)于來自多個(gè)受試者的10個(gè)測試。每次測試的時(shí)間約為15秒。在針對樣品中材料濃度值的測量的光譜系統(tǒng)中，由樣品吸收的光以諸如熱或超聲波的其它類型的能量輻射出去，所述能量是可由傳感器檢測到的。系統(tǒng)的檢測靈敏度高度地取決于輻射能量與傳感器之間的轉(zhuǎn)換效率。圖7示出了提高光譜系統(tǒng)的檢測靈敏度的一種方法：通過設(shè)計(jì)定制調(diào)制波形，其中在樣品吸收頻譜中的傳感器峰值響應(yīng)頻率處具有改善的信號(hào)強(qiáng)度。這個(gè)目標(biāo)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：(1)使用任意波形發(fā)生器422來生成提供給激光源426的驅(qū)動(dòng)器418的定制調(diào)制波形710，并將調(diào)制光通過參比池428發(fā)送到檢測器432，以獲得參考樣品吸收曲線712；(2)使用頻率分析器716進(jìn)行參考樣品吸收曲線712的頻率分析，得到樣品吸收頻譜720。(3)使用波形發(fā)生器422產(chǎn)生連接到傳感器740的激勵(lì)波形730，并使用信號(hào)處理器742測量傳感器頻率響應(yīng)譜744，并識(shí)別傳感器峰值響應(yīng)頻率746；(4)設(shè)計(jì)定制的調(diào)制波形710，使得樣品吸收頻譜720中的傳感器峰值響應(yīng)頻率746處的信號(hào)強(qiáng)度得到改善。當(dāng)輸出波長非常接近于樣品的吸收波長時(shí)，該方法具有降低激光源的波長掃描速度的效果，并且當(dāng)激光輸出波長在樣品的吸收波長窗口中時(shí)，允許樣品和激光器之間更長的相互作用時(shí)間，以增加從傳感器輸出的檢測的信號(hào)強(qiáng)度。圖8示出了在32764.4hz的基本諧振頻率附近的10hz范圍內(nèi)的石英音叉?zhèn)鞲衅鞯臏y量的頻率響應(yīng)譜。這通過在測試頻率范圍內(nèi)掃描來自波形發(fā)生器的激勵(lì)波形的頻率，并測量作為激勵(lì)頻率的函數(shù)的傳感器輸出信號(hào)強(qiáng)度而獲得。該頻率響應(yīng)曲線意味著傳感器對發(fā)生在32764.4hz的任何環(huán)境擾動(dòng)，例如超聲波振動(dòng)或電流刺激，比其在他頻率更為敏感。圖9顯示了在25khz至100khz頻率范圍內(nèi)同一傳感器的測量的頻率響應(yīng)譜。圖9顯示了，傳感器只有在32764.4hz的基頻處的一個(gè)諧振峰值，但是在二次諧波頻率65528.8hz、三次諧波頻率98293.2hz處沒有可見的諧振峰值。因此，32764.4hz被識(shí)別為傳感器的峰值響應(yīng)頻率。圖10顯示了可以在示波器上測量的兩個(gè)信號(hào)。頂部信號(hào)是典型的樣品吸收曲線，其示出了光通過包含在參比池中的樣品的光功率變化。底部信號(hào)是提供給激光源的電流驅(qū)動(dòng)器的調(diào)制波形。該信號(hào)通常是正弦波形。激光源的輸出光功率和波長是由該波形調(diào)制。當(dāng)激光源以f＝16382.2hz的頻率進(jìn)行調(diào)制時(shí)，吸收峰值在2f＝32784.4hz出現(xiàn)。這是因?yàn)閷τ诿總€(gè)調(diào)制周期，激光輸出波長掃描樣品吸收線兩次，一次向前掃描和一次向后掃描。圖11示出了圖9中樣品吸收曲線的在信號(hào)的傅里葉變換之后的頻率分量。它表明樣品吸收曲線包含多個(gè)頻率分量：頻率為32764.4hz的基頻，頻率為65528.8hz的二次諧波，頻率為98293.2hz的三次諧波。這意味著當(dāng)激光源被正弦波形調(diào)制時(shí)，從用于檢測的樣品輻射出的能量具有基頻和諧波分量。如果只有基頻諧振頻率的如圖7所示的傳感器用作樣品輻射能的檢測器，則只有基頻處的能量才能與傳感器共振并被檢測；諧波頻率下的樣品輻射能量不能被傳感器檢測到，從而被浪費(fèi)。圖12示出了使用與圖10類似的方法測量的兩個(gè)信號(hào)。頂部信號(hào)是優(yōu)化的樣品吸收曲線，其示出了光通過包含在參比池中的樣品后的光功率變化。底部信號(hào)是提供給激光源的電流驅(qū)動(dòng)器的定制驅(qū)動(dòng)波形，所述底部信號(hào)不是正弦波形。該信號(hào)被定制以改變靠近樣品的吸收波長的激光的波長掃描速度，目的是將樣品吸收曲線轉(zhuǎn)換成針對傳感器優(yōu)化的正弦形狀。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一個(gè)重要步驟是當(dāng)輸出波長非常接近于樣品的吸收波長時(shí)，降低激光源的波長掃描速度，當(dāng)激光輸出波長在樣品的吸收波長窗口時(shí)，基本上允許樣品和激光器之間更長的相互作用時(shí)間。圖13示出了圖12中優(yōu)化的樣品吸收曲線在信號(hào)的傅里葉變換之后的頻率分量。它顯示當(dāng)激光源是由定制波形調(diào)制時(shí)，優(yōu)化后的吸收曲線仍然包含頻率為32764.4hz的基頻分量，但頻率為65528.8hz的二次諧波分量、頻率為98293.2hz的三次諧波分量與圖11相比是比較弱。最重要的是，基頻分量的強(qiáng)度比如圖11中所示的強(qiáng)。這意味著當(dāng)激光源是由定制的波形調(diào)制時(shí)，從樣品輻射的能量具有很強(qiáng)的基頻分量和弱的諧波分量。如果使用如圖8所示的僅具有一個(gè)諧振頻率的同一個(gè)傳感器，則傳感器可以輸出較大的信號(hào)。因此，定制的調(diào)制波形產(chǎn)生在傳感器峰值響應(yīng)頻率32764.4hz下的更強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度。傳感器峰值響應(yīng)頻率下樣品輻射能量的改善的信號(hào)強(qiáng)度可有利于系統(tǒng)的檢測靈敏度。雖然已經(jīng)使用若干描述的實(shí)施例詳細(xì)地和一些特殊性地描述了本發(fā)明，但是并未旨在將其限制于任何這樣的細(xì)節(jié)或?qū)嵤├蛉魏翁囟▽?shí)施例，而是應(yīng)當(dāng)通過參考所附權(quán)利要求來解釋，以便根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)提供對這種權(quán)利要求的最廣泛的可能解釋，并且因此有效地涵蓋了本發(fā)明的預(yù)期范圍。此外，上述內(nèi)容根據(jù)發(fā)明人所預(yù)見的實(shí)現(xiàn)方式描述了本發(fā)明，盡管如此，盡管未發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的非實(shí)質(zhì)性修改，但仍可表示其等價(jià)物。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12