本發(fā)明涉及光電分析，特別涉及氣體濃度多維分布的檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，氣體濃度二維分布的測量通常為掃描式，具體為：搭建掃描系統(tǒng)，掃描系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)臺和俯仰臺構(gòu)成，通過軟件控制旋轉(zhuǎn)臺和俯仰臺工作，使得側(cè)測量光掃過空間內(nèi)的不同方向，從而獲得氣體濃度的二維分布。

上述掃描式測量方式具有諸多不足，如：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量速度慢，且不能實(shí)現(xiàn)各區(qū)域氣體濃度分布同時檢測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本發(fā)明提供了一種同時檢測不同方向上氣體的氣體濃度多維(二維或三維)分布的檢測裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種氣體濃度多維分布的檢測裝置，所述檢測裝置包括光源；其特征在于：所述檢測裝置進(jìn)一步包括：

耦合模塊，所述耦合模塊用于將光源發(fā)出的測量光耦合進(jìn)檢測池內(nèi)；

檢測池，所述檢測池具有進(jìn)氣口、出氣口以及反射鏡，耦合進(jìn)檢測池的測量光在反射鏡間來回反射，測量光被反射鏡反射時部分測量光從反射鏡透過；

探測器，所述探測器分別接收從反射鏡透射的測量光，轉(zhuǎn)換出的電信號送計(jì)算模塊；

計(jì)算模塊，所述計(jì)算模塊用于根據(jù)所述電信號得出用于檢測穿過測量光路上的相鄰兩個反射鏡的透射光的探測器的輸出信號之差，并送分析模塊；

分析模塊，所述分析模塊用于根據(jù)光譜技術(shù)、測量光在所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡間的光程去處理所述輸出信號之差，從而獲知所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡之間的光路方向上的氣體濃度。

根據(jù)上述的檢測裝置，可選地，所述反射鏡至少為2個，反射鏡呈環(huán)形地布置在檢測池側(cè)壁的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，或作為檢測池的側(cè)壁。

根據(jù)上述的檢測裝置，優(yōu)選地，所述反射鏡對稱布置。

根據(jù)上述的檢測裝置，可選地，射出所述檢測池的測量光被探測器接收。

根據(jù)上述的檢測裝置，優(yōu)選地，測量光在反射鏡上的透過率為0.1％-10％。

根據(jù)上述的檢測裝置，優(yōu)選地，所述光源是激光器。

根據(jù)上述的檢測裝置，可選地，檢測池內(nèi)的反射光處于同一平面上，分析模塊輸出檢測池內(nèi)氣體濃度的二維分布；或

檢測池內(nèi)的反射光處于不同平面上，分析模塊輸出檢測池內(nèi)氣體濃度的三維分布。

本發(fā)明的目的還在于提供了一種可同時檢測不同方向上氣體的氣體濃度多維(二維或三維)分布的檢測方法，該發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

氣體濃度多維分布的檢測方法，所述氣體濃度多維分布的檢測方法包括以下步驟：

(A1)光源發(fā)出的測量光被耦合進(jìn)檢測池；

(A2)耦合進(jìn)檢測池的測量光在反射鏡間來回反射，并穿過檢測池內(nèi)的氣體，與待測氣體相互作用后的測量光被反射鏡反射時，部分測量光從反射鏡透過；

(A3)探測器分別接收從反射鏡透射的測量光，轉(zhuǎn)換出的電信號送計(jì)算模塊；

(A4)計(jì)算模塊根據(jù)所述電信號得出用于檢測穿過測量光路上的相鄰兩個反射鏡的透射光的探測器的輸出信號之差，并送分析模塊；

(A5)分析模塊根據(jù)光譜技術(shù)、測量光在所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡間的光程去處理所述輸出信號之差，從而獲知所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡之間的光路方向上的氣體濃度。

根據(jù)上述的檢測方法，可選地，所述反射鏡至少為2個，反射鏡呈環(huán)形地布置在檢測池側(cè)壁的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，或作為檢測池的側(cè)壁。

根據(jù)上述的檢測方法，可選地，檢測池內(nèi)的反射光處于同一平面上，分析模塊輸出檢測池內(nèi)氣體濃度的二維分布；或，

檢測池內(nèi)的反射光處于不同平面上，分析模塊輸出檢測池內(nèi)氣體濃度的三維分布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：

1.同時獲知?dú)怏w濃度的二維或三維分布；

創(chuàng)造性地利用了測量光在檢測池內(nèi)的多次反射和透射，利用每次反射時光路的改變，以及對應(yīng)于氣體吸收的用于檢測穿過測量光路上的相鄰兩個反射鏡的透射光的探測器的輸出信號之差，從而同時獲知檢測池內(nèi)(對應(yīng)于不同的反射光光路的)不同方向上的氣體濃度；

2.結(jié)構(gòu)簡單，可利用現(xiàn)有的多次反射池，增加反射鏡的透過率，配置與反射鏡數(shù)量對應(yīng)的探測器。

附圖說明

參照附圖，本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非意在對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的檢測池的結(jié)構(gòu)簡圖。

具體實(shí)施方式

圖1和以下說明描述了本發(fā)明的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導(dǎo)本發(fā)明技術(shù)方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個變型。由此，本發(fā)明并不局限于下述可選實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例的氣體濃度二維分布的檢測裝置，所述氣體濃度的二維檢測裝置包括：

激光器，激光器發(fā)出的測量光的波長與待測氣體的吸收譜線匹配；

光準(zhǔn)直器件，如凸透鏡組，所述光準(zhǔn)直器件固定在所述激光器的出射光的光路上，準(zhǔn)直所述測量光；

耦合模塊，如耦合反射鏡，所述耦合模塊用于將準(zhǔn)直后的測量光耦合進(jìn)檢測池；

圖1示意性地給出了本實(shí)施例的檢測池的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖1所示，所述檢測池包括：

本體11，所述本體上具有氣體進(jìn)口、出口；反射光均處在一個平面內(nèi)；

反射鏡，所述反射鏡至少為2個，如采用凹面反射鏡，所述反射鏡對稱地設(shè)置所述本體的側(cè)壁的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，或作為本體的側(cè)壁，測量光在所述反射鏡之間來回反射，從而多次穿過待測氣體21，但反射光81均處于同一平面；測量光在反射鏡上折返時，部分測量光透過反射鏡，透過率為0.1％-10％；

探測器61，所述探測器設(shè)置在穿過反射鏡的透射光51的光路上，數(shù)量與反射鏡匹配，透射光轉(zhuǎn)換為電信號，并送計(jì)算模塊；

計(jì)算模塊，所述計(jì)算模塊根據(jù)所述電信號得出用于檢測穿過測量光路上的相鄰兩個反射鏡的透射光的探測器的輸出信號之差，并送分析模塊；

分析模塊，所述分析模塊根據(jù)光譜技術(shù)、測量光在所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡間的光程去處理所述輸出信號之差，從而獲知所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡之間的光路方向上的氣體濃度，也即同時獲得一個平面上(與測量光路上的相鄰兩個反射鏡間的光路方向?qū)?yīng)的)不同方向上的氣體濃度，即為氣體濃度的二維分布。

本發(fā)明實(shí)施例的氣體濃度二維分布的檢測方法，也即上述檢測裝置的工作過程，所述檢測方法包括以下步驟：

(A1)光源發(fā)出的測量光被耦合進(jìn)檢測池；

(A2)耦合進(jìn)檢測池的測量光在反射鏡間來回反射，并多次穿過檢測池內(nèi)的氣體，反射光均處于同一平面；與待測氣體相互作用后的測量光被反射鏡反射時，部分測量光從反射鏡透過；

(A3)探測器分別接收從反射鏡透射的測量光，轉(zhuǎn)換出的電信號送計(jì)算模塊；

(A4)計(jì)算模塊根據(jù)所述電信號得出用于檢測穿過測量光路上的相鄰兩個反射鏡的透射光的探測器的輸出信號之差，并送分析模塊；

(A5)分析模塊根據(jù)光譜技術(shù)、測量光在所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡間的光程去處理所述輸出信號之差，從而獲知所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡之間的光路方向上的氣體濃度，也即同時獲得一個平面上(與測量光路上的相鄰兩個反射鏡間的光路方向?qū)?yīng)的)不同方向上的氣體濃度，即為氣體濃度的二維分布。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例的氣體濃度三維分布的檢測裝置，與實(shí)施例1不同的是：

1.通過反射鏡的布置，使得檢測池內(nèi)的反射光處于不同的平面，分析模塊輸出檢測池內(nèi)氣體濃度的三維分布；

2.射出檢測池的測量光被探測器接收。

本發(fā)明實(shí)施例的氣體濃度三維分布的檢測方法，與實(shí)施例1不同的是：

在步驟(A2)中，檢測池內(nèi)的測量光在反射鏡上的反射光處于不同平面上；

(A3)探測器分別接收從反射鏡透射的測量光，轉(zhuǎn)換出的電信號送計(jì)算模塊；

在步驟(A5)中，分析模塊根據(jù)光譜技術(shù)、測量光在所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡間的光程去處理所述輸出信號之差，從而獲知所述測量光路上的相鄰兩個反射鏡之間的光路方向上的氣體濃度，也即同時獲得不同平面上(與測量光路上的相鄰兩個反射鏡間的光路方向?qū)?yīng)的)不同方向上的氣體濃度，即為氣體濃度的三維分布。