(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211319042.2 (22)申请日 2022.10.26 (71)申请人 哈尔滨翰奥科技有限公司 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区中 山路153号F420室3 0号 申请人 中国科学院新疆理化 技术研究所 (72)发明人 李林军　潘世烈　段小明　申英杰　 张方方　龙西法　 (74)专利代理 机构 北京睿驰通 程知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11604 专利代理师 张文平 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/3504(2014.01) (54)发明名称 一种测量氨气和二氧化硫混合气体的方法 (57)摘要 本发明涉及激光测量领域， 具体涉及一种测 量氨气和二氧化硫混合气体的方法， 包括： 激光 器发射的双波长激光经过第一聚焦镜聚焦到装 有氨气和二氧化硫混合气体的气体池中， 双波长 激光经过气体池中的混合气体吸收后由第二聚 焦镜收集并聚焦至探测器， 探测器获得的光信号 由光电转换模块转换为电信号， 电信号传输给信 号处理装置； 信号处理装置基于电信号确定双波 长激光的特征峰吸收谱线， 双 波长激光的两个中 心波长分别对应氨气和二氧化硫的吸收峰， 根据 特征峰吸收谱线确定氨气和/或二氧化硫的气体 吸收分子数， 进而确定氨气和/或二氧化硫的浓 度， 本发明根据待测气体特征峰吸收谱线确定待 测气体的气体吸收分子数， 可以精确确定待测气 体的浓度。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115372264 A 2022.11.22 CN 115372264 A 1.一种测量氨气和二氧化硫混合气体的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 激光器(1)发射的双波长激光经过第一聚焦镜 （2） 聚焦到装有氨气和二氧化硫混合气 体的气体池 （3） 中， 所述双波长激光经过气体池 （3） 中的混合气体吸收后由第二聚焦镜 （4） 收集并聚焦至探测器 （5） ， 所述探测器 （5） 获得的光信号由光电转换模块 （6） 转换为电信号， 所述电信号传输给信号处 理装置 （7） ； 所述信号处理装置 （7） 基于所述电信号确定双波长激光的特征峰吸收谱线， 所述双波 长激光的两个中心波长 分别对应氨气和二氧化硫的吸收峰， 根据所述特征峰吸收谱线确定 所述氨气和/或二氧化硫的气体吸 收分子数， 进 而确定所述氨气和/或二氧化硫的浓度。 2.根据权利要求1所述的方法， 其中， 根据所述特征峰吸收谱线确定所述氨气和/或二 氧化硫的气体吸 收分子数， 进 而确定所述氨气和/或二氧化硫的浓度包括： 对氨气和二氧化硫中任一种气体来说， 在所述气体的特征峰吸收谱线上取间距小于预 定值的两波长 和 ， 并计算所述气体的气体吸收分子数N， 所述气体的气体吸收分子 数N满足下式：   为波长为 的激光在气体池 （3） 处的入射光强， 为波长为 的激光在气体池 （3） 处的出射光强， 为波长为 的激光在气体池 （3） 处的入 射光强， 为波长为 的激光在气体池 （3） 处的出射 光强， 为所述气体对于波长为 的激光的气体散射截面， 为所述气体对于波 长为 的激光的气体散射截面， 根据所述气体的气体吸收分子数N确定所述气体的浓度 ， 其中， 为阿伏 伽德罗常数， Ｖ为气体池容积。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述激光器 （1） 为中红外窄线宽双波长 输出的激光光源， 所述激光器 （1） 采用中心输出为2090nm的脉冲激光作为激光器 （1） 的泵浦 激光 （1‑1） ， 反射镜 （1 ‑2） 和输出镜 （1 ‑6） 构成所述激光器 （1） 的谐振腔， 所述反射镜 （1 ‑2） 双 面镀有2090n m增透膜、 单面镀有4000 ‑4400nm和6000 ‑7000nm的高反射膜层， 所述输出镜 （1 ‑ 6） 单面镀有4000 ‑4400nm且双面镀有6000 ‑7000nm高透射膜层、 单面镀有4000 ‑4400nm透过 率为50%的膜层， 磷化锗锌晶体 （1 ‑3） 作为激光器的非线性晶体， 第一珐珀 （1 ‑7） 、 第二珐珀 （1‑8） 和滤光片 （1 ‑9） 组成激光器中心输出波长筛选组合， 用来实现窄线宽双波长激光输 出。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述第一珐珀 （1 ‑7） 和第二珐珀 （1 ‑8） 分别 为1mm和2mm厚的氟化钙镜片制成， 第一珐珀 （1 ‑7） 调节以确保激光器 （1） 输出的信号光波 （1‑4） 中心波长位置在4235.2nm处， 第二珐珀 （1 ‑8） 调节以确保激光器 （1） 输出的闲频光波 （1‑5） 的中心波长位置在6150.2nm且不影响信号光波 （1 ‑4） 中心波长位置,经过第一珐珀 （1‑7） 筛选后信号光波 （1 ‑4） 和闲频光波 （1 ‑5） 的光谱线宽度分别为6.26nm和13.24nm， 经过 第二珐珀 （1 ‑8） 筛选后信号光波 （1 ‑4） 和闲频光波 （1 ‑5） 的光谱线宽度分别为3.26nm和权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115372264 A 26.62nm， 所述滤光片 （1 ‑9） 为4235.2nm和6150.2nm处双点透过、 其它 波长截止的滤光片， 经 过滤光片 （1 ‑9） 滤光后， 信号光波 （1 ‑4） 和闲频光波 （1 ‑5） 的中心输出波长谱线宽度小于 2nm。 5.根据权利要求1或2 所述的方法， 其特征在于， 所述探测器 （5） 为探测波长为2 ‑8 的 光电探测器， 所述 光电探测器在420 0‑6200nm的光谱响应度超过85%。 6.根据权利要 求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述第一聚焦镜 （2） 为CaF2平凸透镜， 所 述第一聚焦镜 （2） 用于将激光 光源 （1） 发射的激光聚焦到气体池 （3） 中。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述气体池 （3） 为两个端面均装有氟化钙 镜， 所述氟化钙镜 镀有4000‑6500nm的硒化锌高透膜层。 8.根据权利 要求1所述的方法， 其特征在于， 所述第二聚焦镜 （4） 为直径为35mm、 焦距为 200mm并镀有40 00‑6500nm高透材 料的凸透 镜。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115372264 A 3