CN103969203A - Tdlas气体检测系统的自校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TDLAS气体检测系统的自校准方法，是根据Beer-Lambert定律的计算公式，按照气体吸收光谱产生目标气体频率对应的第一入射激光，将第一入射激光输入到光路切换装置，第一入射激光经光路切换装置进入指定标准气室，经过指定标准气室中的目标气体吸收后得到第一透射激光；第一透射激光进行转换后，获得第一透射激光振幅的数字电信号；并据此计算第一入射激光的光强值I₀₁和第一透射激光的光强值I_t1；以上述两光强值为基准，引入已知的标准气室中的气体含量C₀，反演目标气体浓度的计算系数α·L₁，即TDLAS气体检测系统所使用的气体吸收系数α与标准气室长度L₁的乘积。该方法可以实现自动校准系统中目标气体的计算系数α·L₁。

Description

TDLAS气体检测系统的自校准方法

技术领域

本申请属于气体浓度测量技术领域，特别是涉及一种TDLAS气体检测系统的自校准方法。

背景技术

作为用于测量气体浓度的一个方法，TDLAS(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)测量法是一种光检测器和其它元件不与被分析气体相接触的非接触式测量法。由于具有高光谱分辨率、高灵敏度和环境适应性好等优点，该测量法得到了广泛的应用。在激光穿过待测气体时，待测气体浓度可通过Beer-Lambert定律计算公式描述为

$C=-\frac{1}{\mathrm{\αL}}\·\log \frac{I_t}{I_0}$

上式中，C为待测气体的浓度，I_t为可穿过待测气体后的透射光强，可通过测量获知；I_o为已知的进入待测气体时的入射光强；L为光所经过的待测气体的吸收路径长度，其中，α为气体吸收系数，仅仅随待测气体种类和周边环境的变化而改变，不随气体浓度而发生改变；在检测的过程中，入射激光在测量气室中经过多次反射后，反射回光路，因此气体的吸收路径长度L与测量气室的长度L₁成正比，校准检测系统中的目标气体浓度时，为计算方便，可以将标准气室长度L₁带入公式计算，通过计算出计算系数α·L₁，来测得气体浓度。测量气室长度L随环境改变的变化量为10^-6—10^-5cm/℃，因此需要校准；此外，α为气体吸收系数，该系数与气体的种类以及穿过待测气体中的该气体的光频率(波长)有关，气体吸收系数α会随着温度和/或气压的变化而直接改变，变化率达到了0.005(atm^-1·cm^-1)/℃。因此，在测量待测气体中的某种气体成分的浓度时，如果TDLAS气体检测系统所使用的气体吸收系数α与标准气室长度L₁的乘积α·L₁数据存在偏差，将造成该气体成分的浓度计算错误。

现有的校准方法，是采用专用的校准设备，与TDLAS气体检测系统连接后，校准系统中的气体浓度计算系数α·L₁，即气体吸收系数α与标准气室长度L₁的乘积，但这样的校准方式存在着以下几个缺点：

1)需要另行购买和使用维护专用校准设备，并且该校准设备需要专业人员操作；

2)由于计算系数α·L₁随温度变化，因此需要高频次地校准系统中的计算系数α·L₁的数据，专用校准设备难以满足这样的需求。

发明内容

本申请实施例的目的，在于提供一种TDLAS气体检测系统的自校准方法，该方法可以实现TDLAS气体检测系统自动校准系统中目标气体的计算系数α·L₁。

为达到上述目的，本申请实施例公开了一种分布式TDLAS气体检测系统的自校准方法，应用于一种TDLAS气体检测系统，该检测系统包括激光发出与转换接收部分、测试和分析装置、光路切换装置、以及至少一个标准气室；其中，每个所述标准气室内均充满一种目标气体；在自校准所述检测系统中目标气体浓度的计算系数α·L₁时，所采用的方法包括以下步骤：

接收检测指定标准气室中目标气体浓度的指令；调整所述光路切换装置与所述指定标准气室光路连通；

根据气体吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的第一入射激光；

将所述第一入射激光输入到所述光路切换装置，所述第一入射激光经所述光路切换装置进入所述指定标准气室，经过指定标准气室中的目标气体吸收后得到第一透射激光；

将所述第一透射激光进行转换后，获得所述第一透射激光振幅的数字电信号；

根据所述第一透射激光振幅的数字电信号，获得第一透射激光的光功率-电流实际曲线；进而获得所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，分别获得所述电流点上对应的第一入射激光的入射光强值I₀₁和第一透射激光的透射光强I_t1；

以所述第一入射激光的光强值I₀₁以及第一透射激光的光强值I_t1为基准，引入已知的标准气室中的气体含量C₀，根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，反演自校准所述检测系统中的目标气体浓度的计算系数α·L₁。

本申请提供的技术方案，是使TDLAS气体检测系统发出第一入射激光，使第一入射激光经光路切换装置导入标准气室，第一入射激光经标准气室中目标气体的吸收，得到第一透射激光；确定目标气体的吸收峰位置，从而计算出第一入射激光的光强I₀₁，以及第一透射激光的光强I_t1，并根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，校准检测系统中的目标气室的目标气体浓度的计算系数α·L₁，即气体吸收系数α与标准气室长度L₁的乘积α·L₁。由此，可以实现一套TDLAS检测系统只添加廉价的光路切换装置以及标准气室，便可根据需要校正的目标气体浓度计算系数α·L₁，通过光路切换装置将光路切换到相应的标准气室，获得第一透射光强I_t1后，计算出此时的目标气体浓度的计算系数α·L₁，并且可高频次地即时进行校准，该方法成本低廉，无需专业人员操作，可以及时自校准计算系数α·L₁。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中的自校准方法，所应用的TDLAS气体检测系统的结构示意图；

图2为本申请中实施例1中的自校准方法的步骤示意图；

图3为本申请中的自校准方法，所应用的TDLAS气体检测系统的一种具体结构示意图；

图4为本申请的自校准方法中，将所述第一透射激光进行转换，获得第一透射激光振幅的数字电信号的具体步骤示意图；

图5为本申请中实施例2中，在保存所述TDLAS气体检测系统对应于所述目标气体浓度的计算系数α·L₁后，测量指定的测量气室410中目标气体浓度方法的步骤示意图。

图中：

100、测试和分析装置；200、激光发出与转换接收部分；210、锁相放大装置；220、模拟/数字信号转换装置；232、NO气体激光器装置；234、NH₃气体激光器装置；236、H₂O气体激光器装置；242、环形器装置；252、光电转换装置；260、锁相放大装置；270、模拟/数字信号转换装置；

300、光路切换装置；310、入射端；320、出射端；

410、测量气室；430、标准气室。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1，公开了一种分布式TDLAS气体检测系统的自校准方法，应用于一种TDLAS气体检测系统，请参考图1，该检测系统包括激光发出与转换接收部分200、测试和分析装置100、光路切换装置300以及至少一个标准气室430；其中，每个标准气室内均充满一种目标气体。

请参考图2，在自校准所述检测系统中目标气体浓度的计算系数α·L₁时，所采用的方法包括以下步骤：

S101，光路切换装置300接收检测指定标准气室中目标气体浓度的指令，调整其与指定标准气室430光路连通；

S102，激光发出与转换接收部分200根据气体吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的第一入射激光；

S103，激光发出与转换接收部分200将所述第一入射激光输入到光路切换装置300，所述第一入射激光经光路切换装置300进入指定标准气室430，经过指定标准气室430中的目标气体吸收后得到第一透射激光；

S104，激光发出与转换接收部分200将所述第一透射激光进行转换后，获得所述第一透射激光振幅的数字电信号；

S105，测试和分析装置100根据所述第一透射激光振幅的数字电信号，获得第一透射激光的光功率-电流实际曲线；从而得到所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，从而分别获得对应的吸收峰中心位置的所述第一入射激光的入射光强值I₀₁和第一透射激光的透射光强I_t1；

S106，以所述第一入射激光的光强值I₀₁以及第一透射激光的光强值I_t1为基准，引入已知的标准气室中的气体含量C₀，根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，反演自校准所述检测系统中的目标气体浓度的计算系数α·L₁。

请参考图1，在实施计算系数α·L₁自校准的过程中，TDLAS气体检测系统中的各部分的工作方式为：

激光发出与转换接收部分200，根据气体吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的第一入射激光；并将所述第一入射激光输入到光路切换装置300后，激光发出与转换接收部分200依照其具有的单向环形传输特性接收所述第一入射激光被目标气体吸收后反射回的第一透射激光；对所述第一透射激光进行光电转换、锁相放大和模数转换后，将转换得到的第一透射激光振幅的数字电信号输入至测量和分析装置100。

测试和分析装置100，向光路切换装置300输出指令，调整光路切换装置300将入射激光输入至标准气室430的光路；接收激光发出与转换接收部分200发出的第一透射激光的数字电信号，获得第一透射激光的光功率-电流实际曲线，从而得到所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，从而分别获得对应的吸收峰中心位置的第一入射激光的光强I₀₁和第一透射激光的光强I_t1，反演自校准所述检测系统中的目标气体浓度的计算系数α·L₁。

作为一种更加具体的实施方式，接收激光发出与转换接收部分200发出的第一透射激光的数字电信号后，获得第一透射激光的光功率-电流实际曲线；并计算已知的第一入射激光的光功率-电流曲线位于其线性区的拟合曲线，将所述实际曲线与所述拟合曲线相减，得到所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，得到出所述电流点在拟合曲线上以及实际曲线上的功率，从而分别获得对应的吸收峰中心位置的第一入射激光的光强I₀₁和第一透射激光的光强I_t1，反演自校准所述检测系统中的目标气体浓度的计算系数α·L₁。

作为以上功能的执行主体装置，测试和分析装置100包括计算机装置或嵌入式系统装置。

光路切换装置300，包括入射端310、出射端320；根据测试和分析装置100的指令，切换入射激光导入标准气室430的光路；在将从激光发出与转换接收部分200接收的第一入射激光导入到标准气室430后，将从标准气室430接收到的第一透射激光导入激光发出与转换接收部分200；在具体的应用中，光路切换装置300可以是多路切换器或光开关阵列，抑或是其他可实现根据测试和分析装置100的输出指令，切换出射端320一侧的光路的装置。需要说明的是，光路切换装置300可根据测试和分析装置100的指令，同时切换多条导入各自不同的标准气室的光路，使由不同气体激光器装置发出的频率各异的入射激光分别进入各自指定的标准气室；请参考图1，例如，当需要校准系统中的NO气体浓度的计算系数α·L₁时，光路切换装置300可以同时将用于测量其他气体浓度的入射激光导入其他各自不同的标准气室的光路中，并接收从各个标准气室中吸收后得到的透射激光。

标准气室430内充满某一种目标气体，因此标准气室430中的目标气体浓度是已知的，标准气室430连接于光路切换装置300的出射端320，用于将导入的所述第一入射激光在目标气体中吸收后得到第一透射激光，并将第一透射激光反射回光路切换装置300。

由于具有了上述结构和功能，因此TDLAS气体检测系统可使光强为I₀₁的第一入射激光经光路切换装置导入标准气室，第一入射激光经标准气室中目标气体的吸收，获得与第一入射光强相对应的第一透射光强I_t1；从而根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，校准检测系统中的目标气室的目标气体浓度的计算系数α·L₁，即气体吸收系数α与标准气室长度L₁的乘积α·L₁。由此，可以实现一套TDLAS检测系统只添加廉价的光路切换装置以及标准气室，便可根据需要校正的目标气体浓度计算系数α·L₁，通过光路切换装置将光路切换到相应的标准气室，获得第一透射光强I_t1后，计算出此时的目标气体浓度的计算系数α·L₁，并且可高频次地即时进行校准，该方法成本低廉，无需专业人员操作，可以及时自校准计算系数α·L₁。

请参考图3，作为一种更具体实施方式，激光发出与转换接收部分200，包括锁相放大装置210、模拟/数字信号转换装置220、一个或多个的激光器装置、分别与各激光器装置对应的环形器装置、以及分别与各激光器装置对应的光电转换装置；

所述激光器装置根据来自所述测试和分析装置100的指令分别产生指定频率的入射激光；如图3中的激光发出与转换接收部分200，包括NO气体激光器装置232，发出用于测量NO气体浓度的频率的入射激光；NH₃气体激光器装置234，发出用于测量NH₃气体浓度的频率的入射激光；H₂O气体激光器装置236，发出用于测量H₂O气体浓度的频率的入射激光。可以理解的是，图3所示的NO气体激光器装置232、NH₃气体激光器装置234以及H₂O气体激光器装置236仅是可能的实施例而已，在实际应用中，可根据测量需求设置相应气体激光器装置，例如NO气体激光器装置等。以校准检测系统中的NO气体浓度计算系数为例,标准气室中充满NO气体，则：

与NO气体激光器装置232连接的环形器装置242，具有一个或多个端口，依照环形器装置242自身的单向环形传输特性，也就是使输入的物理量只能沿着单方向环形的特性，可以作为一种双工器使用：一方面，接收对应连接的NO气体激光器装置发出的用于测量NO气体浓度的入射激光后，依照环形器装置242自身的单向环形传输特性，将用于测量NO气体浓度的入射激光导入至光路切换装置300；另一方面，在接到经光路切换装置300返回的透射激光时，依照环形器装置242自身的单向环形传输特性，将透射激光导入到光电转换装置252；

光电转换装置252，在接收到用于测量NO气体浓度的透射激光后，将该透射激光进行光/电转换；

锁相放大装置260，在接收到光电转换装置252的光/电转换得到的模拟电信号后，解调得到所述模拟电信号的谐波振幅信息，增大激光发出与转换接收部分200中的信噪比；

模拟/数字信号转换装置270，将谐波振幅信息经模/数转换后输出至测试和分析装置100。

请参考图2，当需要用实施例2中的检测系统校准NO气体浓度的计算系数时，则NO气体激光器装置232根据气体吸收光谱发出指定频率的入射激光。测量NO气体浓度的入射激光经过与NO气体激光器装置232对应连接的环形器装置242，导入光路切换装置300，光路切换装置300根据测试和分析装置100的指令，将入射激光导入到标准气室430的光路中，入射激光在标准气室430中多次反射，被标准气室430中的NO气体吸收，得到NO气体的透射激光，NO气体的透射激光经原入射光路导入与NO气体激光器装置232对应连接的环形器装置242的，环形器装置242通过其自身的单向环形传输特性，将透射激光投射到NO气体激光器装置232对应的光电转换装置252。

由于具有了上述结构和功能，因此，可在激光发出与转换接收部分200中实现将第一透射激光进行光电转换、锁相放大提取谐波振幅信息、模/数转换，为测试和分析装置100输出第一透射激光振幅的数字电信号。

请参考图4，基于如图3中所示的气体检测系统，仍以校准检测系统中的NO气体浓度计算系数为例，所述自校准方法中将所述第一透射激光进行转换后，获得所述第一透射激光振幅的数字电信号的步骤具体包括：

S1041，利用光电转换装置252将接收到的所述第一透射激光进行光/电转换，获得所述第一透射激光模拟电信号；

S1042，利用锁相放大装置260对所述第一透射激光的模拟电信号进行解调，获得所述模拟电信号的谐波振幅信息；

S1043，利用模拟/数字信号转换装置270对所述谐波振幅信息进行模/数转换，获得所述第一透射激光的数字电信号。

激光发出与转换接收部分200实施上述方法步骤，可通过先进行锁相放大，获得模拟电信号的谐波信号的振幅信息；再对所述谐波振幅信息进行模/数转换，获得所述第一透射激光振幅的数字电信号，方便测试和分析装置100测量计算目标气体浓度值。

本申请提供的技术方案，是使TDLAS气体检测系统在产生光强为I₀₁的第一入射激光经光路切换装置300导入标准气室430，第一入射激光经标准气室430中目标气体的吸收，获得与第以入射光强相对应的光强为I_t1的第一透射激光；由于标准气室430中的气体浓度已知，因此可根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，校准检测系统中的目标气室的目标气体浓度的计算系数α·L₁，即气体吸收系数α与标准气室长度L₁的乘积α·L₁。由此，可以实现一套TDLAS检测系统只添加廉价的光路切换装置以及标准气室，便可根据需要校正的目标气体浓度计算系数α·L₁，通过光路切换装置300将光路切换到相应的标准气室430，获得第一透射光强I_t1后，计算出此时的目标气体浓度的计算系数α·L₁，并且可高频次地即时进行校准，该方法成本低廉，无需专业人员操作，可以及时自校准计算系数α·L₁。

实施例2，请参考图1，应用该方法的TDLAS气体检测系统还包括至少一个的测量气室410，测量气室连接于所述光路切换装置的出射端320。

请参考图5，实施例2中的方法还包括测量指定的测量气室中目标气体浓度的步骤：以测量测量气室410中的NO气体的目标气体浓度为例，在保存所述TDLAS气体检测系统对应于NO气体浓度的计算系数α·L₁后，

S201，光路切换装置300，接收检测测量气室410中NO气体浓度的指令；调整光路切换装置300与测量气室410光路连通；

S202，激光发出与转换接收部分200按照气体吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的第二入射激光；

S203，激光发出与转换接收部分200将第二入射激光输入到光路切换装置300，所述第二入射激光经光路切换装置300进入测量气室410，经过测量气室410中的NO气体吸收后得到第二透射激光；

S204，激光发出与转换接收部分200将所述第二透射激光进行转换后，获得所述第二透射激光振幅的数字电信号；

S205，根据第二透射激光振幅的数字电信号，获得第二透射激光的光功率-电流实际曲线；得到NO气体的吸收曲线，从而根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，分别获得所述电流点对应的第二入射激光的光强I₀₂和第二透射激光的光强I_t2，带入已知的α·L₁，根据比尔-兰伯特定律Beer-Lambert定律，反演获得测量气室410中NO气体的浓度值C₂。

在采用实施例2中的如上方法后，TDLAS气体检测系统可以在自校验气体浓度计算系数α·L₁之后，基于得到的气体浓度计算系数α·L₁，通过光路切换装置300将光路切换到测量气室410，测量测量气室410中目标气体的浓度C₂。

在实施例2中，所使用到的方法步骤，以及各个装置的具体的连接结构与应用方法，均与其在实施例1中的相应的步骤相同；此外，实施例2之前或之后的步骤与实施例1中的相应的步骤相同，在此不再赘述。

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在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (6)

1.一种TDLAS气体检测系统的自校准方法，应用于一种TDLAS气体检测系统，该检测系统包括激光发出与转换接收部分、测试和分析装置、光路切换装置、以及至少一个标准气室；其中，每个所述标准气室内均充满一种目标气体；在自校准所述检测系统中目标气体浓度的计算系数α·L₁时，所采用的方法包括以下步骤：

接收检测指定标准气室中目标气体浓度的指令；调整所述光路切换装置与所述指定标准气室光路连通；

根据气体吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的第一入射激光；

将所述第一入射激光输入到所述光路切换装置，所述第一入射激光经所述光路切换装置进入所述指定标准气室，经过指定标准气室中的目标气体吸收后得到第一透射激光；

将所述第一透射激光进行转换后，获得所述第一透射激光振幅的数字电信号；

根据所述第一透射激光振幅的数字电信号，获得第一透射激光的光功率-电流实际曲线；进而获得所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，分别获得所述电流点上对应的第一入射激光的入射光强值I₀₁和第一透射激光的透射光强I_t1；

以所述第一入射激光的光强值I₀₁以及第一透射激光的光强值I_t1为基准，引入已知的标准气室中的气体含量C₀，根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，反演自校准所述检测系统中的目标气体浓度的计算系数α·L₁。

2.根据权利要求1所述方法，应用该方法的TDLAS气体检测系统还包括至少一个的测量气室，测量气室连接于所述光路切换装置的出射端，所述方法还包括测量指定的测量气室中目标气体浓度的步骤：在保存所述TDLAS气体检测系统对应于所述目标气体浓度的计算系数α·L₁后，

调整所述光路切换装置与所述测量气室光路连通；

按照气体吸收光谱，确定目标气体吸收峰的中心位置，产生与目标气体吸收峰的中心位置对应的第二入射激光；

将所述第二入射激光输入到所述光路切换装置，所述第二入射激光经所述光路切换装置进入所述测量气室，经过测量气室中的目标气体吸收后得到第二透射激光；

将所述第二透射激光进行转换后，获得第二透射激光振幅的数字电信号；

根据所述第二透射激光振幅的数字电信号，获得第二透射激光的光功率-电流实际曲线；进而获得所述目标气体的吸收曲线，根据吸收曲线得到吸收峰的中心位置对应的电流点，分别获得所述电流点上对应的第二入射激光的光强I₀₂和第二透射激光的光强I_t2，带入已知的α·L₁，根据比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律，反演获得所述测量气室中目标气体的浓度值C₂。

3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述光路切换装置包括多路切换器或光开关阵列。

4.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述测试和分析装置包括计算机装置或嵌入式系统装置。

5.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述激光发出与转换接收部分，包括锁相放大装置、模拟/数字信号转换装置、一个或多个的激光器装置、分别与各所述激光器装置对应的环形器装置、以及分别与各所述激光器装置对应的光电转换装置；

所述激光器装置根据来自所述测试和分析装置的指令分别产生指定频率的入射激光；

所述环形器装置将激光器产生的所述入射激光输入到所述光路切换装置后，将接收到的反射回的透射激光投射到对应的光电转换装置；

所述光电转换装置，将接收到的所述透射激光进行光/电转换；

所述锁相放大装置，在接收到所述光电转换装置经光/电转换得到的模拟电信号后，解调得到所述模拟电信号的谐波振幅信息；

所述模拟/数字信号转换装置，将所述谐波振幅信息经模/数转换后输出至所述测试和分析装置。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，将所述透射激光转换后，获得所述透射激光振幅的数字电信号的步骤，具体包括：

利用所述光电转换装置将接收到的所述透射激光进行光/电转换，获得所述透射激光模拟电信号；

利用所述锁相放大装置对所述透射激光模拟电信号进行解调，获得所述模拟电信号的谐波振幅信息；

利用所述模拟/数字信号转换装置对所述谐波振幅信息进行模/数转换，获得所述透射激光的数字电信号。