CN103792195A - 双光程光声光谱探测模块及采用该模块的气体浓度探测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体传感技术，具体为一种双光程光声光谱探测模块及采用该模块的气体浓度探测器。解决了目前基于通信波长激光管的石英增强光声光谱传感器探测灵敏度不高的技术问题。一种双光程光声光谱探测模块，包括一个由音叉式石英晶振和一对水平设置的不锈钢毛细管组成的双管配置石英增强光声光谱测声器；音叉式石英晶振的一个信号输出管脚接地，另一个信号输出管脚输出光声光谱信号；还包括位于一个不锈钢毛细管远离音叉式石英晶振的端口一侧的凹面反射镜；所述凹面反射镜的反射光路与双管配置石英增强光声光谱测声器的光轴重合。本发明在不增加成本的基础上进一步提升了测量的灵敏度，具有非常实用的价值。

Description

双光程光声光谱探测模块及采用该模块的气体浓度探测器

技术领域

本发明涉及气体传感技术，具体为一种双光程光声光谱探测模块及采用该模块的气体浓度探测器。

背景技术

二氧化碳作为最重要的温室气体之一，不仅对环境气候变暖有着非常重要的作用，而且很大程度上影响动植物和微生物的活动。例如微生物的呼吸繁衍，植物的光合作用，动物的呼吸等都对二氧化碳浓度非常敏感。从1958年以来，大气中的二氧化碳浓度一路从315ppmV(ppmV：体积分数，百万分之)上升到380ppmV，有相关资料显示，0.7ppmV的二氧化碳浓度上升能够明显的提高全球气温。因此对大气中的二氧化碳浓度进行实时监测，有着重要的影响和意义。

与传统的检测方法相比，基于分子光谱学的光学气体检测技术，在近几年来以其灵敏度高、选择性好、能在线检测等突出优点受到人们的重视。根据最新的文献显示，美国普林斯顿大学采用可调谐半导体激光吸收光谱技术结合一个多次反射长光程池来探测大气中的二氧化碳含量，达到0.14ppmV的超高灵敏度。但是这个装置采用的是2微米垂直腔面发射激光器作为光源。这种激光器出射光的波长，比便宜的通信波长半导体激光器（发射波长在1.5微米附近）对应了更强的二氧化碳气体吸收线，因此能够达到较高的探测灵敏度。但其价格也是通信波长的7-9倍。同时该装置中配备了一个体积较大的多次反射长光程池，这无疑增加了装置的复杂性，并且不利于其便携化发展。

使用便宜的通信波长激光管的石英增强光声光谱气体检测技术是利用音叉式石英晶振作为声波传感器的增强型光声光谱技术。该技术结合了光声光谱技术和调制光谱技术的优点，不仅达到了较高的探测灵敏度，而且价格低廉，并将光声光谱检测装置小型化、便携化，标准的石英增强光声光谱的传感头只有几个立方厘米的体积，这无疑加快了其工业化应用的进度。

然而在探测大气中的二氧化碳含量这一应用中，仍然不能满足探测要求，限制了石英增强光声光谱技术的使用范围。因为目前二氧化碳在大气中的体积分数为0.038%约为380ppmV，而结构已经优化到极限的基于通信波长激光管的石英增强光声光谱传感器在探测二氧化碳时，达到的最小探测灵敏度只有97ppmV。这种情况下，尽管大气中的二氧化碳信号能够被观测到，但是信号幅值很低，信噪比较差。为了解决这一问题，可以用两种方法来提高石英增强光声光谱的探测灵敏度。第一，采用光纤放大器来提高激光器的功率，因为光声光谱探测技术的探测灵敏度与激光功率直接成正比；第二采用波长更长的能够覆盖分子基频振动带吸收线的中红外激光器，比如量子级联激光器，因为中红外光源对应的分子基频振动带吸收线强比泛频带高几个数量级，这样信号幅值就比泛频带大得多。虽然以上的两种方法能够大幅度提高石英增强光声光谱在大气二氧化碳探测中的灵敏度，但是这两种改进措施都极大的增加了原技术的成本和仪器体积，并且需要精密的操作，这就限制了石英增强光声光谱技术在实际的推广和应用。

传统的双管配置石英增强光声光谱测声器包括一个竖直设置的音叉式石英晶振和一对水平设置的不锈钢毛细管，两个不锈钢毛细管分别位于音叉式石英晶振的两侧且两个不锈钢毛细管的轴线连线穿过音叉式石英晶振中间的开口；两个不锈钢毛细管的轴线垂直于音叉的表面；进行探测时将双管配置石英增强光声光谱测声器放置在充有待测气体的气室中，并将激光依次穿过一个不锈钢毛细管、音叉式石英晶振中间的开口以及另一个不锈钢毛细管穿出；音叉式石英晶振的一个管脚接地，另一个管脚与外界放大器相连接；根据输出的电信号就可以得出气体的浓度。定义激光穿过的路径为双管配置石英增强光声光谱测声器的光轴。不锈钢毛细管一般通过支架支撑。

发明内容

本发明为解决目前基于通信波长激光管的石英增强光声光谱传感器探测灵敏度不高的技术问题，提供一种双光程光声光谱探测模块及采用该模块的气体浓度探测器。

本发明所述的双光程光声光谱探测模块是采用以下技术方案实现的：一种双光程光声光谱探测模块，包括一个由音叉式石英晶振和一对水平设置的不锈钢毛细管组成的双管配置石英增强光声光谱测声器；音叉式石英晶振的一个信号输出管脚接地，另一个信号输出管脚输出光声光谱信号；还包括位于一个不锈钢毛细管远离音叉式石英晶振的端口一侧的凹面反射镜；所述凹面反射镜的反射光路与双管配置石英增强光声光谱测声器的光轴重合。

光声光谱技术中，由于气体吸收激光的能量，体积周期性膨胀而产生的声波振幅表达式为：

其中A为声波振幅，γ为气体的绝热系数，α为气体的吸收系数，ω为光源的调制频率，P为激发光功率，l为气体吸收路径，V为光声池的体积。由上式可以看出，光声光谱技术中声音信号的增强可以通过直接提高吸收光程l。本发明在双管配置石英增强光声光谱测声器的一侧设置有凹面反射镜，凹面反射镜能够将由双管配置石英增强光声光谱测声器出射的激光沿原光路反射回去，使之二次通过光谱测声器，相当于增加了待测气体的吸收路径，音叉式石英晶振输出的信号强度也可以相应的增大。

本发明所述的气体浓度探测器是采用以下技术方案实现的：一种气体浓度探测器，包括激光器以及与激光器相连接的光源驱动器；激光器出射端通过光纤顺次连接有光纤隔离器和光纤聚焦器；光纤聚焦器的出射光路上设有一个光谱测声装置；所述光谱测声装置包括一个设有进气口与出气口的微型气室，微型气室的侧壁上沿光纤聚焦器的出射光路分别设有一个入射窗口和一个出射窗口；还包括与光源驱动器相连接的信号发生器；信号发生器的调制信号输出端与光源驱动器的调制端口相连接；信号发生器的一个同步信号输出端连接有第一锁相放大器，第一锁相放大器的信号输出端连接有一个数据采集卡，数据采集卡的信号输出端连接有计算机系统；所述双光程石英增强光声光谱探测模块的双管配置石英增强光声光谱测声器放置在微型气室中且双管配置石英增强光声光谱测声器的光轴与光纤聚焦器的出射光路重合；所述凹面镜位于微型气室外部出射窗口一侧；音叉式石英晶振的另一个管脚连接有位于微型气室外的前置放大器，前置放大器信号输出端与第一锁相放大器的另一个信号输入端相连接。

根据传统的光声光谱技术可知，当气体的吸收路径增加一倍时，不考虑其他损耗时，光声光谱的检测信号应该增强一倍。图2为采用双光程反射式石英增强光声光谱二氧化碳气体检测装置测得的信号与传统石英增强光声光谱二氧化碳气体检测装置测得的信号比较，横坐标为激光器电流（mA），纵坐标为信号强度（任意单位）。S1为采用双光程反射式石英增强光声光谱二氧化碳气体检测装置测得的信号，S2为采用传统石英增强光声光谱二氧化碳气体检测装置测得的信号。由图2可知，在噪声水平相当的情况下，S1幅值约为S2的两倍，探测灵敏度得到了明显提高，信噪比达到了34，而且最小可探测浓度达到了29ppmV，在保持低成本的前提下，解决了传统技术性噪比不好，容易被噪声湮灭的问题。

光纤隔离器保证光束只能正向通过，反向截止，防止被凹面反射镜反射回的光束进入激光器导致跳模。

对痕量气体进行检测时，先选定与现有激光器的中心波长接近的目标探测线。通过激光器的温控电路锁定激光器温度，通过控制驱动电流，使激光器的波长扫过目标吸收线。具体是采用二次谐波探测技术，激光器的电流被信号发生器发生的

信号频率调制。待测气体被频率的激光激发后，退激发产生的声波信号被谐振频率为f音叉式石英晶振采集并将其转化为相应的电信号。电信号依次经过前置放大器、锁相放大器，然后通过数据采集卡进入计算机系统。计算机系统在相应软件支持下对采集到的数据计算后，最终将气体浓度信息以人机交互式界面显示在屏幕上。所述的相应软件为本领域技术人员的公知技术，是易于编写的。对二氧化碳浓度进行测量时，应事先通过已知浓度的标准二氧化碳样气进行定标，标定后的装置就能对该种气体进行测量。所述的标定方法为本领域技术人员所公知的技术，所用的前置放大器、锁相放大器均为本领域的常用仪器，有多种型号可供选择，所述的激光器根据待测气体的波长可以方便采购。本发明可用于对多种气体浓度的探测。

进一步的，还包括反馈系统；所述反馈系统包括一个通过光纤连接在光源和光纤隔离器之间的分束器；分束器的另一个出射端通过光纤连接有光纤准直器；光纤准直器出射光路上设有一个内部充有和待测气体成分相同且浓度已知的气体的参考池，参考池的侧壁上沿光纤准直器出射光路分别设有参考池入射窗口和参考池出射窗口；参考池的出射光路上设有一个光电探测器，光电探测器的信号输出端连接有一个第二锁相放大器；第二锁相放大器的信号输出端与数据采集卡的另一个信号输入端相连接；信号发生器的另一个同步信号输出端与第二锁相放大器的另一个信号输入端相连接；计算机系统的串口控制端与光源驱动器的串口控制端相连接。

从激光器出来的光通过分束器后，一束进入探测系统，另一束进入反馈系统。经过光纤准直器准直的平行光束通过二氧化碳气体参考池，参考池内充满了 100%的二氧化碳气体。由气体参考池出射的光被光电探测器探测，光电探测器将光信号转换成电信号后输送给第二锁相放大器。第二锁相放大器同时受到信号发生器的同步信号对光电探测器信号进行三次谐波解调，得到鉴频信号，鉴频信号被数据采集卡采集，由计算机系统进行PID信号规整。同时，计算机系统根据鉴频信号调整光源驱动器的输出电流来微调激光器的波长，这样就可以保证连续监测时激光器波长始终保持在待测二氧化碳气体的目标探测线上。反馈系统避免了以往每次测量二氧化碳气体浓度时激光器波长的扫描，有效提高了探测效率。

进一步的，所述光纤聚焦器出射端口与音叉式石英晶振靠近光纤聚焦器的一面的间距为1±0.2cm；所述凹面反射镜的直径为1cm，曲率半径为50mm；凹面反射镜的镜面与音叉式石英晶振靠近凹面反射镜的一面的间距为11.34mm或38.65mm。

采用一个光纤聚焦器输出激光，输出光束被聚焦穿过音叉式石英晶振的振臂间隙，光束的聚焦斑点大小约为0.1mm。为了具体研究输出光束的性质，测量了输出光束在不同位置处的光束斑点大小。测量结果如图4所示；通过高斯拟合，得到了输出光束的腰斑大小约为0.1mm,其距离光纤输出头的距离约为10mm，瑞利长度约为20.94mm。通过高斯光束瑞利长度f和位置z之间的关系式：

可以计算出该输出高斯光束在任一地方的等相位面曲率半径。在该装置中，采用了一个直径为1cm，曲率半径为50mm的凹面反射镜。计算表明，在距离音叉式石英晶振所在平面距离约为11.34mm和38.65mm处，输出高斯光束的等相位面曲率半径约为50mm,与凹面反射镜的曲率半径正好匹配，此时输出光束能够被原路反射回去，而且不会引入额外噪声。

本发明的有益效果是：一、使用一个廉价的凹面反射镜增加了传统石英增强光声光谱探测装置的二氧化碳气体吸收路径，进一步提高了单个光谱测声模块的探测极限，这使得该技术在保持原有便携性和小型化结构的基础上探测灵敏度提高了2~3倍，能够适用于大气二氧化碳浓度的检测；二、光纤隔离器的使用，避免了反射回来的光进入激光器，提高了整个系统的稳定性；三、反馈系统的设计保证了装置可以连续长时间的实时监测，杜绝了环境变化引起的波长漂移，提高了探测效率。四、这种改进使用了低廉的光学器件，在不增加成本的基础上进一步提升灵敏度，具有非常实用的价值。

附图说明

图1双光程光声光谱探测模块示意图。

图2采用双光程光声光谱探测模块的气体浓度探测器测得的信号与传统石英增强光声光谱二氧化碳气体检测装置测得的信号对比。

图3采用双光程光声光谱探测模块的气体浓度探测器的结构示意图。

图4为输出光束在不同位置处的光束斑点大小分布图。

1-激光器，2-分束器，3-光纤隔离器，4-光纤聚焦器，5-光谱测声装置，51-入射窗口，52-出射窗口，53-进气口，54-出气口，55-双管配置石英增强光声光谱测声器，56-微型气室，6-凹面反射镜，7-光纤准直器，8-参考池，81-参考池入射窗口，82-参考池出射窗口，9-光电探测器，10-前置放大器，11-第一锁相放大器，12-第二锁相放大器，13-数据采集卡，14-信号发生器，15-光源驱动器，16-计算机系统。

具体实施方式

一种双光程光声光谱探测模块，包括一个由音叉式石英晶振和一对水平设置的不锈钢毛细管组成的双管配置石英增强光声光谱测声器55；音叉式石英晶振的一个信号输出管脚接地，另一个信号输出管脚输出光声信号；还包括位于一个不锈钢毛细管远离音叉式石英晶振的端口一侧的凹面反射镜6；所述凹面反射镜6的反射光路与双管配置石英增强光声光谱测声器55的光轴重合。

一种气体浓度探测器，包括激光器1以及与激光器1相连接的光源驱动器15；激光器1出射端通过光纤顺次连接有光纤隔离器3和光纤聚焦器4；光纤聚焦器4的出射光路上设有一个光谱测声装置5；所述光谱测声装置5包括一个设有进气口53与出气口54的微型气室56，微型气室56的侧壁上沿光纤聚焦器4的出射光路分别设有一个入射窗口51和一个出射窗口52；还包括与光源驱动器15相连接的信号发生器14；信号发生器14的调制信号输出端与光源驱动器15的调制端口相连接；信号发生器14的一个同步信号输出端连接有第一锁相放大器11，第一锁相放大器11的信号输出端连接有一个数据采集卡13，数据采集卡13的信号输出端连接有计算机系统16；所述双光程石英增强光声光谱探测模块的双管配置石英增强光声光谱测声器55放置在微型气室56中且双管配置石英增强光声光谱测声器55的光轴与光纤聚焦器4的出射光路重合；所述凹面镜6位于微型气室56外部出射窗口52一侧；音叉式石英晶振的另一个管脚连接有位于微型气室56外的前置放大器10，前置放大器10信号输出端与第一锁相放大器11的另一个信号输入端相连接。

还包括反馈系统；所述反馈系统包括一个通过光纤连接在光源1和光纤隔离器3之间的分束器2；分束器2的另一个出射端通过光纤连接有光纤准直器7；光纤准直器7出射光路上设有一个内部充有和待测气体成分相同且浓度已知的气体的参考池8，参考池8的侧壁上沿光纤准直器7出射光路分别设有参考池入射窗口81和参考池出射窗口82；参考池8的出射光路上设有一个光电探测器9，光电探测器9的信号输出端连接有一个第二锁相放大器12；第二锁相放大器12的信号输出端与数据采集卡13的另一个信号输入端相连接；信号放大器14的另一个同步信号输出端与第二锁相放大器12的另一个信号输入端相连接；计算机系统16的串口控制端与光源驱动器15的串口控制端相连接。

所述光纤聚焦器4出射端口与音叉式石英晶振靠近光纤聚焦器4的一面的间距为1±0.2（可选择0.8cm、0.9cm、1.0cm、1.1cm、1.2cm）cm；所述凹面反射镜6的直径为1cm，曲率半径为50mm；凹面反射镜6的镜面与音叉式石英晶振靠近凹面反射镜6的一面的间距为11.34mm或38.65mm。

所述激光器1采用分布反馈激光器。

所述微型气室56的入射窗口51和出射窗口52均由下而上向微型气室56内部倾斜设置，入射窗口51和出射窗口52与竖直方向的夹角均为5~7°（可选择5°、6°、7°）。

所述分束器2为1：99分束器。

具体应用时，基于双光程光声光谱探测模块的气体浓度探测器由两部分组成：气体检测部分和反馈部分。

气体探测部分如下：信号发生器14产生一个频率为 的正弦信号，该正弦信号被输入到光源驱动器15的调制端口，光源驱动器15通过调制电流使激光器1输出相应波长的激光，光源驱动器15控制激光器1的温度使之设定在预设的温度上并锁定。激光器1输出的激光通过光纤分束器2后，分成1:99两部分，其中99%的光进去气体探测系统，1%的光进入反馈系统。由分束器2输出的99%的光经过一个光纤隔离器3，光纤隔离器3的作用是保证激光只能正向通过，反向则截止，这起到保护激光器1，而防止激光跳模的作用。光纤隔离器3正向输出的光，经过光纤聚焦器4将光束聚焦到光谱测声装置5中。光谱测声装置5包括入射窗口51、出射窗口52、进气口53、出气口54、双管配置石英增强光声光谱测声器55、微型气室56。光束从微型气室56的入射窗口51入射，进入双管配置石英增强光声光谱测声器55。双管配置石英增强光声光谱测声器55如图1所示，由一个音叉式石英晶振和两根不锈钢毛细管组成。不锈钢毛细光的截面为圆形，长度为4.4毫米，内径为0.6毫米，外径为0.84毫米。不锈钢毛细管垂直于音叉式石英晶振安装，两根不锈钢毛细管的截面距离音叉式石英晶振的平面均为0.04毫米，不锈钢毛细管所在的高度距离音叉式石英晶振叉指的顶端为0.7毫米。光束从第一根不锈钢毛细管入射，穿过音叉式石英晶振间隙，再从第二根不锈钢毛细管出射，束腰位置在音叉式石英晶振的间隙位置处（忽略音叉式石英晶振的厚度）。由双管配置石英增强光声光谱测声器55出射的光束通过微型气室56的出射窗口52出射。微型气室56的入射窗口51和出射窗口52以一个很小的角度倾斜安装（约为5°）以避免干涉现象发生。微型气室56有一个进气口53和出气口54，保证待测气体可以顺畅进入微型气室56并与光谱测声器55接触作用。由出射窗口52出射的发散光束（束腰在光谱测声器55所包含的音叉式石英晶振的间隙位置处）在自由空间传播一段距离后被凹面反射镜6收集并反射。凹面反射镜的直径为10毫米，曲率半径为50毫米，经过计算，放置在距离光谱测声器5距离为38.65毫米的位置（以音叉式石英晶振间隙所在的平面为起点），在该位置光束的曲率半径同样等于50毫米，与凹面反射镜6的曲率半径相同，因此凹面反射镜6能够有效的将光束原路返回。原路返回的光束依次通过出射窗口52、双管配置石英增强光声光谱测声器55、入射窗口51，最后通过光纤聚焦器4进入光纤。由于光纤隔离器3只允许光束正向通过，因此反向传输的光束被截止在光纤隔离器3处。具体到探测时，被调制的激光穿过光谱测声器时与经过进气窗口进入微型气室的待测二氧化碳气体作用，待测气体被激发到高能态。接着处于高能态的气体退激发，将气体分子的振转动能转化为平动动能。待测气体分子相互碰撞剧烈，这使气体的体积发生周期性的膨胀，这个周期即是激光的调制频率f。气体体积的这种膨胀产生机械波即声音。随后声音信号被双管配置的石英增强光声光谱测声器55采集并将声音振动信号转化为电信号。电信号被音叉式石英晶振的两个引脚输入到前置放大器10中，随后进入到第一锁相放大器11的输入端进行二次谐波解调。第一锁相放大器11的同步输入端和信号发生器14的同步输出端相连。第一锁相放大器11输出的信号被数据采集卡13采集，最终送入到计算机系统16中进行数据处理，经过处理的数据显示到计算机系统16的屏幕上。

具体应用时，本发明装置的探测系统和反馈系统同时作用，可以直接将所测的待测二氧化碳气体浓度显示在计算机上，具有高精度、便携性强、在线监测的功能。

Claims (10)

1.一种双光程光声光谱探测模块，包括一个由音叉式石英晶振和一对水平设置的不锈钢毛细管组成的双管配置石英增强光声光谱测声器（55）；音叉式石英晶振的一个信号输出管脚接地，另一个信号输出管脚输出光声信号；其特征在于还包括位于一个不锈钢毛细管远离音叉式石英晶振的端口一侧的凹面反射镜（6）；所述凹面反射镜（6）的反射光路与双管配置石英增强光声光谱测声器（55）的光轴重合。

2.一种气体浓度探测器，包括激光器（1）以及与激光器（1）相连接的光源驱动器（15）；激光器（1）出射端通过光纤顺次连接有光纤隔离器（3）和光纤聚焦器（4）；光纤聚焦器（4）的出射光路上设有一个光谱测声装置（5）；所述光谱测声装置（5）包括一个设有进气口（53）与出气口（54）的微型气室（56），微型气室（56）的侧壁上沿光纤聚焦器（4）的出射光路分别设有一个入射窗口（51）和一个出射窗口（52）；还包括与光源驱动器（15）相连接的信号发生器（14）；信号发生器（14）的调制信号输出端与光源驱动器（15）的调制端口相连接；信号发生器（14）的一个同步信号输出端连接有第一锁相放大器（11），第一锁相放大器（11）的信号输出端连接有一个数据采集卡（13），数据采集卡（13）的信号输出端连接有计算机系统（16）；其特征在于，还包括如权利要求1所述的双光程石英增强光声光谱探测模块；所述双光程石英增强光声光谱探测模块的双管配置石英增强光声光谱测声器（55）放置在微型气室（56）中且双管配置石英增强光声光谱测声器（55）的光轴与光纤聚焦器（4）的出射光路重合；所述凹面镜（6）位于微型气室（56）外部出射窗口（52）一侧；音叉式石英晶振的另一个管脚连接有位于微型气室（56）外的前置放大器（10），前置放大器（10）信号输出端与第一锁相放大器（11）的另一个信号输入端相连接。

3.如权利要求2所述的气体浓度探测装置，其特征在于，还包括反馈系统；所述反馈系统包括一个通过光纤连接在光源（1）和光纤隔离器（3）之间的分束器（2）；分束器（2）的另一个出射端通过光纤连接有光纤准直器（7）；光纤准直器（7）出射光路上设有一个内部充有和待测气体成分相同且浓度已知的气体的参考池（8），参考池（8）的侧壁上沿光纤准直器（7）出射光路分别设有参考池入射窗口（81）和参考池出射窗口（82）；参考池（8）的出射光路上设有一个光电探测器（9），光电探测器（9）的信号输出端连接有一个第二锁相放大器（12）；第二锁相放大器（12）的信号输出端与数据采集卡（13）的另一个信号输入端相连接；信号发生器（14）的另一个同步信号输出端与第二锁相放大器（12）的另一个信号输入端相连接；计算机系统（16）的串口控制端与光源驱动器（15）的串口控制端相连接。

4.如权利要求2或3所述的气体浓度探测装置，其特征在于，所述光纤聚焦器（4）出射端口与音叉式石英晶振靠近光纤聚焦器（4）的一面的间距为1±0.2cm；所述凹面反射镜（6）的直径为1cm，曲率半径为50mm；凹面反射镜（6）的镜面与音叉式石英晶振靠近凹面反射镜（6）的一面的间距为11.34mm或38.65mm。

5.如权利要求2或3所述的气体浓度探测装置，其特征在于，所述激光器（1）采用分布反馈激光器。

6.如权利要求4所述的气体浓度探测装置，其特征在于，所述激光器（1）采用分布反馈激光器。

7.如权利要求2或3所述的气体浓度探测装置，其特征在于，所述微型气室（56）的入射窗口（51）和出射窗口（52）均由下而上向微型气室（56）内部倾斜设置，入射窗口（51）和出射窗口（52）与竖直方向的夹角均为5~7°。

8.如权利要求4所述的气体浓度探测装置，其特征在于，所述微型气室（56）的入射窗口（51）和出射窗口（52）均由下而上向微型气室（56）内部倾斜设置，入射窗口（51）和出射窗口（52）与竖直方向的夹角均为5~7°。

9.如权利要求2或3所述的气体浓度探测装置，其特征在于，所述分束器（2）为1：99分束器。

10.如权利要求4所述的气体浓度探测装置，其特征在于，所述分束器（2）为1：99分束器。

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