一种分子吸收光谱的测量方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种分子吸收光谱的测量方法及装置，属于气体检测技术领域。该方法包括：通过包含一定波长范围的广谱光源向含有待测气体的吸收室发出第一光束；第一光束被吸收室中的待测气体部分吸收后射出，得到第二光束；第二光束经过由一个或者多个色散透镜组成的光谱选择器后射出，得到包含特定波长区间的出射光；通过探测器对出射光进行探测，得到出射光中各个波长和波长对应光的最终出射角度和强度的感知图像；对感知图像进行处理分析，得到待测气体中待测分子的含量。本申请利用广谱光源作为入射光射入到吸收室中，利用不同波长具有不同得折射角的特点，进行光强度的分析，检测待测分子的含量，更简单。更简单。更简单。

【技术实现步骤摘要】
一种分子吸收光谱的测量方法及装置


[0001]本申请涉及气体检测
，特别涉及一种分子吸收光谱的测量方法及装置。

技术介绍

[0002]测定某种物质(分子)在其混合物中的含量通常有化学方法和物理方法。化学方法又分为直接化学分析法和电化学法两种：前者测量被测物质在加入其他试剂后发生化学反应后生成的可分离出来的物质的含量；后者测量由于被测物质的存在而导致的以另外一种物质为基础的物体的电流电压变化。直接化学法相对较为精准，但是需要比较多的化学仪器和设备。通常都是由专业人员来完成。电化学法可以集成到特制的芯片上，使用非常方便。但是电化学法芯片的电压电流变化除了因为被测物质的存在(含量)还会受到环境和其他物质的影响，包括温度和湿度的影响。一般来讲测量精确度相对比较差。只有在可控环境下才可以做定量分析。物理方法一般就是光谱分析法，包括发射光谱和吸收光谱。发射光谱分析法首先需要激发被测分子，而且被测信号比较弱，所需的设备和操作都比较复杂，其应用的范围相对比较受限。吸收光谱分析法比较常用，因为所需的设备和操作相对比较简单。现有的分子吸收光谱测量方法在对分子含量进行测量时，需要使用特定光谱的光，通过特定光谱的光照射待测气体，测量光强度的变化，得到待测气体中待测分子的含量。但该种方法需要对入射光进行筛选，增加了成本和复杂性。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本申请提出一种分子吸收光谱的测量方法及装置。
[0004]第一方面，本申请提出一种分子吸收光谱的测量方法，包括：通过包含一定波长范围的广谱光源向含有待测气体的吸收室发出第一光束；所述第一光束被所述吸收室中的所述待测气体部分吸收后射出，得到第二光束；所述第二光束经过由一个或者多个色散透镜组成的光谱选择器后射出，得到包含特定波长区间的出射光；通过探测器对所述出射光进行探测，得到所述出射光中各个波长和所述波长对应光的最终出射角度和强度的感知图像；对所述感知图像进行处理分析，得到所述待测气体中待测分子的含量。
[0005]可选的，所述第一光束被所述吸收室中的所述待测气体部分吸收后射出，得到第二光束，包括：在所述吸收室中，所述待测气体中的不同分子根据其对不同波长光的吸收特性对所述第一光束进行部分吸收，得到所述第二光束。
[0006]可选的，所述第二光束经过由一个或者多个色散透镜组成的光谱选择器后射出，得到包含特定波长区间的出射光，包括：在所述光谱选择器中所述第二光束通过一个或者多个所述色散透镜进行光谱选择，得到所述出射光。
[0007]可选的，在所述光谱选择器中，根据所述特定波长区间对所述光谱选择器中所述色散透镜的角度和位置进行确定。
[0008]可选的，所述通过探测器对所述出射光进行探测，得到所述出射光中各个波长和所述波长对应光的最终出射角度和强度的感知图像，包括：将感光元素阵列作为所述探测
器的二维成像芯片对所述出射光进行感知，根据所述出射光在所述感光元素阵列上的位置和亮度确定所述出射光中各个波长及所述波长对应的光强度，进而得到所述感知图像。
[0009]可选的，所述对所述感知图像进行处理分析，得到所述待测气体中待测分子的含量，包括：对所述感知图像进行感光元素波长响应补偿处理，得到光的强度与波长的关系曲线；将所述关系曲线与参照响应曲线进行对比，得到所述待测分子对特定波长光的吸收量；根据所述吸收量计算得到所述待测气体中所述待测分子的含量。
[0010]可选的，所述第二光束经过由一个或者多个色散透镜组成的光谱选择器后射出，得到包含特定波长区间的出射光，包括：在所述光谱选择器中设置多组色散透镜，通过多组色散透镜分别对第二光束进行过滤，得到出射角度不同的多组所述出射光，其中所述多组色散透镜之间具有不同的光通路。
[0011]可选的，所述对所述感知图像进行感光元素波长响应补偿处理，得到光的强度与波长的关系曲线，包括：确定所述感知图像中所述出射光中各个波长和所述波长对应的光的强度数据；对所述波长和对应的光的强度数据进行补偿处理后再进行曲线拟合，得到光的强度与波长的关系曲线。
[0012]第二方面，本申请提出一种分子吸收光谱的测量装置，包括：广谱光源，其发出包含连续波长的第一光束；吸收室，其内存在待测气体，所述第一光束被待测气体部分吸收后得到第二光束；光谱选择器，其由一个或者多个色散透镜组成，对所述第二光束进行过滤，选择得到特定波长区间的出射光；探测器，其对所述出射光进行探测，得到包含有所述出射光中各个波长和所述波长对应的强度的感知图像；数据分析处理单元，其对所述感知图像进行处理分析，得到所述待测气体中待测分子的含量。
[0013]本申请的分子吸收光谱的测量方法及装置直接利用广谱光源作为入射光射入到吸收室中，得到射出的第二光束，并利用不同波长具有不同出射角的特点，利用光谱选择器中的一个或多个色散透镜对第二光束进行过滤，得到特定波长区间的出射光，然后进行光强度的分析，最后确定待测气体中待测分子的含量。整个方案简便，成本低，且检测精度高。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图示例性的示出了本申请的一些实施例。
[0015]图1是本申请分子吸收光谱的测量方法的一个实施方式的示意图；
[0016]图2是本申请色散透镜折射原理的一个示意图；
[0017]图3是色散透镜的一个实例的示意图；
[0018]图4是本申请分子吸收光谱的测量方法中光谱选择器的一个实例的示意图；
[0019]图5是本申请分子吸收光谱的测量方法中光谱选择器的另一个实例的示意图；
[0020]图6是本申请分子吸收光谱的测量方法中光谱选择器的另一个实例的示意图；
[0021]图7是某种分子对全波段光的吸收图；
[0022]图8是本申请分子吸收光谱的测量方法中光谱选择器的另一个实例的示意图；
[0023]图9是本申请感知图像的一个实例图；
[0024]图10是本申请光谱选择器的一个实例的示意图；
[0025]图11是本申请感知图像的另一个实例的示意图；
[0026]图12是本申请分子吸收光谱的测量装置的一实施方式的示意图。
[0027]通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0029]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分子吸收光谱的测量方法，其特征在于，包括：通过包含一定波长范围的广谱光源向含有待测气体的吸收室发出第一光束；所述第一光束被所述吸收室中的所述待测气体部分吸收后射出，得到第二光束；所述第二光束经过由一个或者多个色散透镜组成的光谱选择器后射出，得到包含特定波长区间的出射光；通过探测器对所述出射光进行探测，得到所述出射光中各个波长和所述波长对应光的最终出射角度和强度的感知图像；对所述感知图像进行处理分析，得到所述待测气体中待测分子的含量。2.根据权利要求1所述的分子吸收光谱的测量方法，其特征在于，所述第一光束被所述吸收室中的所述待测气体部分吸收后射出，得到第二光束，包括：在所述吸收室中，所述待测气体中的不同分子根据其对不同波长光的吸收特性对所述第一光束进行部分吸收，得到所述第二光束。3.根据权利要求1所述的分子吸收光谱的测量方法，其特征在于，所述第二光束经过由一个或者多个色散透镜组成的光谱选择器后射出，得到包含特定波长区间的出射光，包括：在所述光谱选择器中所述第二光束通过一个或者多个所述色散透镜进行光谱选择，得到所述出射光。4.根据权利要求1所述的分子吸收光谱的测量方法，其特征在于，在所述光谱选择器中，根据所述特定波长区间对所述光谱选择器中所述色散透镜的角度和位置进行确定。5.根据权利要求1所述的分子吸收光谱的测量方法，其特征在于，所述通过探测器对所述出射光进行探测，得到所述出射光中各个波长和所述波长对应光的最终出射角度和强度的感知图像，包括：将感光元素阵列作为所述探测器的二维成像芯片对所述出射光进行感知，根据所述出射光在所述感光元素阵列上的位置和亮度确定所述出射光中各个波长及所述波长对应的光强度，进而得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈政，李尚农，
申请(专利权)人：北京正文网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：