[发明专利]基于双腔式腔衰荡技术的大气NO3自由基浓度测量系统

摘要

本发明公开了一种基于双腔式腔衰荡技术的大气NO3自由基浓度测量系统，利用两个衰荡腔来同时测量衰荡时间和本底衰荡时间，包括函数发生器、二极管激光器、光隔离器、第一衰荡腔、第二衰荡腔、窄带滤色片、光电探测器、采集卡。外部调制的二极管激光器输出脉冲激光，经过一个光隔离器，通过分束镜将脉冲激光分成两束，分别进入第一衰荡腔和第二衰荡腔，两个衰荡腔后接光电探测器。由第一衰荡腔采集获得的衰荡信号提取出NO3自由基的衰荡时间；同时由第二衰荡腔获得的衰荡时间提取出NO3自由基的本底衰荡时间。在已知NO3自由基吸收截面σ的情况下，通过下面的公式计算获得NO3自由基的浓度[NO3]=RLcσ(1τ-1τ0),]]>其中RL，c为常数。

主权项

基于双腔式腔衰荡技术的大气NO3自由基浓度测量系统，其特征在于：包括函数发生器、二极管激光器、光隔离器、第一反射镜、分束镜、第二反射镜、第一衰荡腔、第二衰荡腔、两组窄带滤色片、两组光电探测器、采集卡，所述函数发生器与二极管激光器连接，第一、第二衰荡腔各自两端分别设置有入光口、出光口，第一、第二衰荡腔内后部分别设置有高反镜，第一衰荡腔上设置有进气口，第二衰荡腔上设置有出气口，且第一、第二衰荡腔通过衰荡腔连接口连通，由第一衰荡腔的进气口与衰荡腔连接口之间、第二衰荡腔的出气口与衰荡腔连接口之间构成气体吸收区域，两组窄带滤色片一一对应设置在第一、第二衰荡腔出光口处，两组光电探测器与两组窄带滤色片一一对应光学配合，且两组光电探测器分别接入采集卡；二极管激光器经过函数发生器外部调制后产生脉冲光，脉冲光通过光隔离器后入射至第一反射镜，经过第一反射镜反射后入射至分束镜，通过分束镜将入射的脉冲光分成两束，其中一束从第一衰荡腔的入光口进入第一衰荡腔，另一束经过第二反射镜反射后从第二衰荡腔的入光口进入第二衰荡腔，含有NO3自由基的待测气体通过第一衰荡腔后，进入尼龙管中，在尼龙管中的壁碰撞会去除待测气体中的NO3自由基，再进入第二衰荡腔中，脉冲光在第一、第二衰荡腔内分别多次反射，每次反射都有少量的光透过高反镜，透过高反镜的脉冲光分别从第一、第二衰荡腔出光口出射，并经过对应的窄带滤色片后，由对应的光电探测器探测，两光电探测器探测的信号分别由采集卡进行采集，采集的光强信号是随时间单指数衰减的，通过拟合获得衰减过程的时间即衰荡时间，衰荡时间的变化量反映了待测气体的浓度；所述光隔离器由入射偏振片，磁场法拉第旋转器和出射偏振片组成，脉冲激光通过入射偏振片进入法拉第旋转器，法拉第旋转器使得线偏振的脉冲激光旋转45°，然后通过出射线偏振片，在通过高反镜返回的光路上，法拉第旋转器同样使得反向光同一方向旋转45°，因此反向光的偏振态与入射光形成90°的夹角，使得反向光不能通过；光隔离器防止衰荡腔前腔镜反射的脉冲激光进入二极管激光器。