且用于采集漫反射長方腔8內(nèi)的氣壓信號；
[0049] 所述方法包括：
[0050] 步驟一：將鋸齒波信號發(fā)生器1產(chǎn)生的掃描鋸齒波信號和正弦波信號發(fā)生器2產(chǎn) 生的調(diào)制正弦波信號通過耦合器3耦合到電流控制器4上，
[0051] 步驟二：通過電流控制器4與溫度控制器5控制可調(diào)諧二極管激光器6的工作電 流和工作溫度，使得可調(diào)諧二極管激光器6輸出激光，且該激光的中心波長能夠完整地掃 描過待測量氣體吸收線，
[0052] 步驟三：將可調(diào)諧二極管激光器6輸出的激光經(jīng)楔形玻璃片7透射入漫反射長方 腔8內(nèi)，漫反射長方腔8的入射光被腔內(nèi)壁多次反射直至形成均勻光場，使得入射光在腔內(nèi) 的光程延長，
[0053] 步驟四：利用信號轉(zhuǎn)換裝置11采集漫反射長方腔8內(nèi)的氣壓變化信號，并將該氣 壓變化信號轉(zhuǎn)換為電信號，即：調(diào)制信號，
[0054] 步驟五：利用正弦波信號發(fā)生器2產(chǎn)生的調(diào)制正弦波信號對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)， 獲得調(diào)制信號的二次諧波分量，即待測氣體調(diào)制信號的第二階傅立葉展開系數(shù)S s (ω。)，
[0055] 步驟六：利用待測氣體調(diào)制信號的第二階傅立葉展開系數(shù)Ss(co。）獲得待測量氣 體的濃度N s，
[0056] Ns= Ss(?0)Nr/Sr(?0)
[0057] 其中，SJco。）為標(biāo)定氣體濃度為隊時，標(biāo)定氣體調(diào)制信號的第二階傅立葉展開系 數(shù)。
[0058] 本實(shí)施方式中，信號轉(zhuǎn)換裝置11獲得的調(diào)制信號為電信號。光在漫反射長方腔8 內(nèi)經(jīng)過多次反射后形成均勻光場并被腔內(nèi)氣體吸收，并最終導(dǎo)致腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)隨調(diào)制頻率 周期性變化，變化的壓強(qiáng)信號腔內(nèi)安置的信號轉(zhuǎn)換裝置11接收壓強(qiáng)變化信號并將其轉(zhuǎn)化 為電信號。
[0059] 本實(shí)施方式中，能夠利用鎖相放大器12完成步驟五，利用計算機(jī)14完成步驟六。
【具體實(shí)施方式】 [0060] 二：本實(shí)施方式是對一所述的采用漫反射積分腔作為 光聲池測量痕量氣體濃度的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，信號轉(zhuǎn)換裝置11為微音器 或石英音叉。
【具體實(shí)施方式】 [0061] 三：本實(shí)施方式是對一所述的采用漫反射積分腔作 為光聲池測量痕量氣體濃度的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，漫反射長方腔8的內(nèi)壁 涂有可見波段至中外波段均具有高漫反射率的涂料，該高漫反射率的涂料的漫反射率在 98% -99. 6%之間。
【具體實(shí)施方式】 [0062] 四：參照圖2具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的采用漫反射 積分腔作為光聲池測量痕量氣體濃度的裝置，它包括：鋸齒波信號發(fā)生器1、正弦波信號發(fā) 生器2、耦合器3、電流控制器4、溫度控制器5、可調(diào)諧二極管激光器6、楔形玻璃片7、漫反 射長方腔8、信號轉(zhuǎn)換裝置11、鎖相放大器12、數(shù)據(jù)采集卡13和計算機(jī)14 ;
[0063] 鋸齒波信號發(fā)生器1的鋸齒波信號輸出端同時連接耦合器3的鋸齒波信號輸入端 和數(shù)據(jù)采集卡13的鋸齒波信號輸入端，
[0064] 正弦波信號發(fā)生器2的正弦波信號輸出端同時連接耦合器3的正弦波信號輸入端 和鎖相放大器12的正弦波信號輸入端，
[0065] 親合器3的親合信號輸出端連接電流控制器4的親合信號輸入端，
[0066] 電流控制器4的電流信號輸出端連接可調(diào)諧二極管激光器6的電流信號輸入端，
[0067] 溫度控制器5的溫控信號輸出端連接可調(diào)諧二極管激光器6的溫控信號輸入端，
[0068] 可調(diào)諧二極管激光器6輸出的激光入射至楔形玻璃片7的斜面，楔形玻璃片7將 其入射光透射至漫反射長方腔8內(nèi)，
[0069] 漫反射長方腔8內(nèi)充有待測量的氣體，信號轉(zhuǎn)換裝置11位于漫反射長方腔8內(nèi)， 且用于采集漫反射長方腔8內(nèi)的氣壓信號，
[0070] 信號轉(zhuǎn)換裝置11的調(diào)制信號輸出端連接鎖相放大器12的調(diào)制信號輸入端，
[0071] 鎖相放大器12的解調(diào)信號輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡13的解調(diào)信號輸入端，
[0072] 數(shù)據(jù)采集卡13的解調(diào)信號輸出端連接計算機(jī)14的解調(diào)信號輸入端。
[0073] 漫反射積分腔（Integrating cavity-IC)在氣體吸收光譜的檢測中常被用作長光 程氣體吸收池。其內(nèi)壁涂覆的具有高漫反射率的涂層可將入射光多次反射，直至在腔內(nèi)形 成均勻光場，以達(dá)到光程延長的目的，使腔內(nèi)氣體與光作用時間更長，提高光能的利用率。 長方腔體積小，空間占用率低，制作成本低，很適于開發(fā)高靈敏、低成本、小型化的氣體監(jiān)測 裝置，因此在本實(shí)施方式中采用漫反射長方腔8。
[0074] 本實(shí)施方式中，將鋸齒波信號發(fā)生器1產(chǎn)生頻率為的掃描鋸齒波信號和正弦波 信號發(fā)生器2產(chǎn)生頻率為&的調(diào)制正弦波信號通過耦合器3耦合到電流控制器4上，通過 電流控制器4與溫度控制器5控制可調(diào)諧二極管激光器6的工作電流和工作溫度，使得可 調(diào)諧二極管激光器6輸出激光的中心波長能夠完整地掃描過待測量氣體吸收線?？烧{(diào)諧二 極管激光器6的調(diào)制輸出激光經(jīng)過貼有楔形玻璃片7進(jìn)入漫反射長方腔8內(nèi)，漫反射長方 腔8內(nèi)充有待測量氣體，入射光被腔內(nèi)壁多次反射直至形成均勾光場，使得光在腔內(nèi)的光 程延長。腔內(nèi)氣壓信號的變化被安置于腔內(nèi)的信號轉(zhuǎn)換裝置11接收，并將其輸入到鎖相放 大器12中，鎖相放大器12利用正弦波信號發(fā)生器2產(chǎn)生頻率f 2對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，并 得到調(diào)制信號的二次諧波分量作為光聲信號，并且該光聲信號被最終輸入到數(shù)據(jù)采集卡13 中，鋸齒波信號發(fā)生器1產(chǎn)生TTL觸發(fā)信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡13,使其能夠?qū)崟r采集鎖相放大 器12輸出的信號，最后由計算機(jī)14記錄信號，并利用標(biāo)定氣體濃度信號推導(dǎo)出被測氣體濃 度信息。
[0075] 由于光在漫反射長方腔8內(nèi)傳輸過程中與腔內(nèi)氣體相互作用并被氣體吸收，吸收 入射光的氣體分子被激發(fā)到高能態(tài)，通過自發(fā)輻射與無輻射弛豫回到低能態(tài)，在無輻射弛 豫過程中，能量轉(zhuǎn)化為氣體分子的內(nèi)能，使其溫度T升高。根據(jù)理想氣體的克拉伯龍方程
[0076] PV = nRT
[0077] 其中，P為大氣壓強(qiáng)，V為氣體體積，η為物質(zhì)的量，R為氣體常數(shù)，T為溫度，
[0078] 在體積V -定的條件下，溫度T的變化導(dǎo)致腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)隨光調(diào)制頻率周期性的 變化。該變化信號被安置于腔內(nèi)的信號轉(zhuǎn)換裝置11接收，并將其轉(zhuǎn)化為電信號輸入到鎖相 放大器12中，鎖相放大器12對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，并得到其二次諧波分量信號可由下式表 述：
[0080] 其中Pl為輸入激光功率，〇 ik為被測氣體吸收截面,Ni為待測量氣體分子的粒子數(shù) 密度，Λ X為光程，Λ t為激光時間間隔，Tl k為量子效率，S "為信號轉(zhuǎn)換裝置11的靈敏度， f為待測量氣體分子自由度。因此，信號的大小正比于池內(nèi)氣體分子濃度，故可由解調(diào)信號 反映池內(nèi)氣體濃度信息。
【具體實(shí)施方式】 [0081] 五：本實(shí)施方式是對四所述的采用漫反射積分腔作 為光聲池測量痕量氣體濃度的裝置作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，計算機(jī)14中包括以下單 元：
[0082] 信號采集單元：采集數(shù)據(jù)采集卡13輸出的解調(diào)信號，
[0083] 氣體濃度計算單元：利用解調(diào)信號獲得待測量氣體的濃度Ns，
[0084] Ns= Ss(?0)Nr/Sr(?0)
[0085] 其中，Ss(co。）為待測量氣體調(diào)制信號的第二階傅立葉展開系數(shù)，g卩：解調(diào)信號， S1^(ω。）為標(biāo)定氣體濃度為隊時，標(biāo)定氣體調(diào)制信號的第二階傅立葉展開系數(shù)。
[0086] 對于給定的漫反射長方腔和初始光強(qiáng)為I。的光源，待測量氣體的濃度的表達(dá)式可 以表示為：N S= S s (ω。)隊/Sj ω。)，式中Ns為樣品池中待測氣體濃度，S s (ω。）為待測氣體調(diào) 制信號的第二階傅立葉展開系數(shù)，SJco。）為標(biāo)定氣體濃度為隊時得到的氣體調(diào)制信號的 第二階傅立葉展開系數(shù)。
[0087]
【具體實(shí)施方式】六：本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】四所述的采用漫反射積分腔作為 光聲池測量痕量氣體濃度的裝置作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，漫反射長方腔8上設(shè)有進(jìn) 氣口 9和出氣口 10。
[0088] 在實(shí)際應(yīng)用