CN106872402A - 基于超连续谱激光的气体检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于超连续谱激光的气体检测装置和方法。所述装置包括超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、吸收池、光电探测器、数据采集卡和计算机；在吸收池内通有待测气体；超连续谱激光器用于产生超连续谱激光，超连续谱激光经光学滤波器和光阑后入射进吸收池；激光在吸收池内被待测气体吸收部分能量，并经若干次反射后由光电探测器接收且转化为电压信号，数据采集卡将光电探测器输出的电压信号进行A/D转换后输出给计算机，计算机通过对接收到的数据进行处理，即可得出吸收池内待测气体的种类和浓度。本发明装置结构简单，测量结果精确，且测量过程中无需对温度进行高精度控制，还可实现对多种气体的快速检测。

Description

基于超连续谱激光的气体检测装置和方法

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，具体地说是一种基于超连续谱激光的气体检测装置和方法。

背景技术

气体检测方法大体包括两类：传统的化学方法和现代光谱学方法。传统的化学方法具有测量手段直接、测量精度高的优点，但是它需要对待测气体进行预先取样，操作繁琐、不具有时效性；现代光谱学方法作为一种光学检测手段，它具有选择性强、灵敏度高、响应时间快等优点，在环境检测中应用越来越为广泛。

吸收光谱法作为一种光学检测方法，其基本原理是光束通过待测气体后，经其吸收作用使光强减弱，根据吸收光强多少可以完成气体的定量分析。自20世纪60年代激光技术出现以来，由于激光具有很好的单色性、相干性和高亮性，激光吸收光谱技术以其不可替代的优势在光谱分析中占据重要地位。

目前光谱学检测技术主要有以下几种：差分吸收光谱学技术（DOAS）、傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）、差分吸收激光雷达技术（DIAL）、激光光声光谱技术（PAS）和可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）。DOAS技术测量范围广、野外实验具有较大优势，但是它只适于对“窄带”吸收特征的痕量气体进行检测；FTIR技术探测的重复性低、运用范围广泛，但由于技术算法问题，响应时间较长，且设备尺寸重量大，不利于维护；DIAL技术检测范围广、作用距离远、可实现三维探测，缺点是系统复杂、实际应用受到限制；PAS技术在现场不稳定性情况下，其测量精度变化较大；TDLAS技术具有分辨率高、灵敏度高、响应时间快等特点，缺点是激光器可调谐范围较窄，需要对测量环境温度有高精度控制。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种基于超连续谱激光的气体检测装置，该装置结构简单，操作方便，不必对其测量温度进行高精度控制，且能实现对多种气体的快速、精确检测。

本发明的目的之二就是提供一种基于超连续谱激光的气体检测方法，该方法无需对测量温度进行高精度控制，且可实现对多种气体的快速、精确检测。

本发明的目的之一是这样实现的：一种基于超连续谱激光的气体检测装置，包括超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、第三反射镜、第四反射镜、吸收池、光电探测器、数据采集卡和计算机；吸收池本身自带第一反射镜和第二反射镜。通过吸收池的进气口可向吸收池内通入待测气体，进气口与动态气体校准仪相接，动态气体校准仪通过通气管与气体瓶相接。

超连续谱激光器用于产生超连续谱激光，光学滤波器用于对超连续谱激光器所产生的超连续谱激光进行滤波，以使得滤波后的激光波长范围缩小，且能够被待测气体吸收。光阑、第三反射镜、第四反射镜、吸收池、动态气体校准仪、气体瓶和通气管构成光路与气路部分，光路与气路部分用于使滤波后的光信号按照预期的轨迹反射、吸收。光电探测器、数据采集卡和计算机构成检测接收与处理部分，检测接收与处理部分中的计算机还与光学滤波器相接，在计算机的控制下，可调节光学滤波器的滤波范围。经光路与气路部分反射、吸收后的光信号主要被检测接收与处理部分处理，具体是：吸收后的光信号被光电探测器转化为电压信号输出，数据采集卡将特征信号A/D转换后传输到计算机，通过LABVIEW软件编程对信号进行接收、MATLAB对数据处理，最终得到检测气体的种类和浓度数据。

超连续谱激光器主要包括主源、高功率放大器、超连续谱发生器和输出镜片；所述主源用于产生超连续谱脉冲激光，所述主源与所述高功率放大器之间通过隔离器相接；所述高功率放大器用于对所述主源输出的脉冲激光进行放大处理；所述超连续谱发生器用于对所述高功率放大器输出的激光的光谱进行展宽；所述输出镜片用于对所述超连续谱发生器输出的宽谱激光进行收集并输出。

上述装置可对吸收池内的密封气体进行检测，除此之外，本发明还提供了一种可对开放式光路中的气体进行检测的装置，该装置具体包括：超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、若干反射镜、光电探测器、数据采集卡和计算机；待测气体为处于开放式光路中的气体。超连续谱激光器用于产生超连续谱激光，超连续谱激光依序通过光学滤波器、光阑、所述若干反射镜和光电探测器；光电探测器的输出端通过数据采集卡与计算机相接。超连续谱激光器所产生的超连续谱激光经光学滤波器和光阑后入射进所述若干反射镜；激光经所述若干反射镜后被反射多次，且反射过程中被开放式光路中的待测气体吸收部分能量；激光经所述若干反射镜后由光电探测器接收且转化为电压信号，数据采集卡将光电探测器输出的电压信号进行A/D转换后输出给计算机，计算机通过对接收到的数据进行处理，即可得出开放式光路中待测气体的种类和浓度。

本发明的目的之二是这样实现的：一种基于超连续谱激光的气体检测方法，包括如下步骤：

a、搭建气体检测装置；气体检测装置中的器件包括超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、吸收池、光电探测器、数据采集卡和计算机；超连续谱激光器用于产生超连续谱激光，超连续谱激光依序通过光学滤波器、光阑、吸收池和光电探测器；光电探测器的输出端通过数据采集卡与计算机相接；计算机还和光学滤波器相接。

b、向所述吸收池内通入待测气体。

c、打开超连续谱激光器的开关使其产生超连续谱激光，超连续谱激光首先经所述光学滤波器后被滤波，滤波后的激光再经所述光阑后入射进所述吸收池；通过计算机可控制光学滤波器对超连续谱激光的滤光范围，以使得滤波后的激光可被吸收池内的待测气体所吸收。

d、激光在所述吸收池内被待测气体吸收部分能量，并经若干次反射后由所述光电探测器接收且转化为电压信号。

e、数据采集卡采集所述光电探测器输出的电压信号并进行A/D转换。

f、经数据采集卡转换后的信号发送至计算机，通过计算机对数据进行处理，即可得知吸收池内待测气体的种类和浓度。

步骤f中计算机对数据进行处理具体是：首先根据接收到的数据获得待测气体的吸收光谱图；然后将吸收光谱图中的吸收峰与Hitran数据库中气体的吸收峰进行比对，得出待测气体的种类；接着根据已知种类气体对光信号的吸收强度与气体浓度之间的线性关系，再结合吸收光谱图中吸收峰的强度，得出已知种类气体的浓度。

同时，本发明还提供了一种对开放式光路中的气体进行检测的方法，具体包括如下步骤：

a、搭建气体检测装置；气体检测装置中的器件包括超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、若干反射镜、光电探测器、数据采集卡和计算机。超连续谱激光器用于产生超连续谱激光，超连续谱激光依序通过光学滤波器、光阑、若干反射镜和光电探测器；光电探测器的输出端通过数据采集卡与计算机相接；计算机还和光学滤波器相接。待测气体为处于开放式光路中的气体。

b、打开超连续谱激光器的开关使其产生超连续谱激光，超连续谱激光首先经光学滤波器后被滤波，滤波后的激光再经光阑后限定光通量。

c、由光阑出射后的激光经若干反射镜后被反射多次，反射过程中激光被开放式光路中的待测气体吸收部分能量。

d、激光经若干反射镜反射多次后，再由光电探测器接收并转化为电压信号。

e、数据采集卡采集光电探测器输出的电压信号并进行A/D转换。

f、经数据采集卡转换后的信号发送至计算机，通过计算机对数据进行处理，即可得知开放式光路中的待测气体的种类和浓度。本步骤中计算机对数据的处理方式与上面方法中一致。

本发明将超连续谱激光作为气体检测装置的光源，可实现高灵敏度、高分辨率的气体检测要求。相比于时下的TDLAS技术，其优点具体表现在两个方面，一是超连续谱激光在气体检测过程中对测量温度变化要求低，因此不必对其测量温度进行高精度控制；二是超连续谱激光具有波长范围宽且平坦、稳定性好、高度聚焦等特性，可用来实现对一种气体、两种气体或两种以上多种气体的快速、精确检测，为实现同一激光光源对多组分气体测量提供可靠依据。

附图说明

图1是本发明实施例1所提供的基于超连续谱激光的气体检测装置的结构示意图。

图2是本发明中超连续谱激光器的结构示意图。

图3是本发明中超连续谱激光器的主源所产生的激光脉冲与脉冲之间的稳定性测试图。

图4是本发明中计算机对实施例4~12中的数据进行处理后所得的吸收光谱图。

图5是本发明实施例4~12中不同浓度CO₂气体的浓度与吸收信号强度的拟合曲线示意图。

具体实施方式

为克服现有光谱学检测技术的不足，本发明提供了一种基于超连续谱激光的气体检测装置和方法，从而实现以超连续谱皮秒或飞秒脉冲激光作为检测装置光源的检测方法，利用其波长范围宽且平坦、稳定性好、高度聚焦的特性，来实现对一种、两种或两种以上多种气体的快速、精确检测。

以下具体实施例用于对本发明作进一步的说明，但不仅限于以下实施例。

实施例1，基于超连续谱激光的气体检测装置。

如图1所示，本实施例中基于超连续谱激光的气体检测装置包括超连续谱激光器1、光学滤波器2、光阑3、吸收池4、光电探测器6、数据采集卡7和计算机8。

在吸收池4上设置有进气口11和出气口12，通过进气口11可向吸收池4内通入待测气体。图1中进气口11与动态气体校准仪5相连接，是为了对本发明中的气体检测装置和方法进行验证，见下面实施例4。

超连续谱激光器1用于产生超连续谱激光。超连续谱激光是一种飞秒或皮秒激光，相比于普通激光，它的光束更加稳定、平坦，相干性更加突出，可大大的提高光谱分析中的信噪比，缩短测量时间，实现高效测量。由于现代光谱学检测技术TDLAS技术，存在波长调谐范围较窄，单个激光器只能实现对单一气体测量；另一方面温度变化对调谐波长稳定性影响较大，所以需要对测量温度进行高精度控制等缺点，而本发明利用超连续谱激光宽谱调谐特性恰恰可以弥补这方面的不足，因此，本发明基于吸收光谱法，采用超连续谱激光作为信号源，在具体例子中以二氧化碳（CO₂）为研究对象，设计并搭建了一个对气体进行快速检测的测量装置，可实现对环境中痕量气体的精确检测，为后期的环境检测和保护提供有效数据支撑。

本发明中超连续谱激光器1所产生的超连续谱激光为超连续谱皮秒脉冲激光或超连续谱飞秒脉冲激光。如图2所示，超连续谱激光器1主要包括四个子系统，分别是：主源1-1、高功率放大器1-3、SC发生器（即超连续谱发生器）1-4和输出镜片1-5。主源1-1发出脉冲经隔离器1-2输出至高功率放大器1-3，功率放大后在非线性光纤作用下产生展宽光谱，其光谱被输出镜片1-5收集后输出。

主源1-1是超连续谱激光器1的“动力源泉”，主源1-1用于产生超连续谱脉冲激光。本实施例中主源1-1是一个基于核心泵浦的被动锁模Yb光纤激光器，在重复率固定情况下，通过实验研究，主源1-1所产生的激光脉冲与脉冲之间的稳定性测试如图3所示。

由于主源1-1产生的激光功率很低，故在此通过一个高功率放大器1-3进行放大处理。高功率放大器1-3是一个基于双包层掺Yb、高功率泵浦的多发射极激光二极管模块。功率调节可以通过两种方法实现：一是软件控制；二是手动调节。对于需要较大功率的激光而言，通常采用手动调节方式，将功率调节旋钮顺时针旋至最大即可。

SC发生器1-4包含一段高度非线性光纤，对于高功率皮秒脉冲来说，非线性光纤的色散和长度能够优化生成的宽谱辐射，使其产生更加协调的光谱。另外，由于光纤较高的脉冲峰值功率和非线性，激光经过非线性光纤产生光谱展宽，可以输出可见至近红外波段的光谱。

根据系统特定配置需求，输出镜片1-5可以为准直或者发散镜片。输出镜片1-5是经过了特殊的光学设计和涂层处理后的镜片，便于尽可能多的收集非线性光纤输出的宽谱。

超连续谱激光器1产生的超连续谱激光首先入射光学滤波器2，本实施例中光学滤波器2为LLTF光学滤波器（即：激光可调谐光学滤波器）。光学滤波器2用于对超连续谱激光器1产生的超连续谱激光进行滤光。例如：超连续谱激光器1产生的超连续谱激光的波长范围为400nm~2000nm，通过光学滤波器2后的激光波长范围为1000nm~1800nm。光学滤波器2的滤光范围可以调节，本发明中光学滤波器2与计算机8相接，通过在计算机8上输入相应的波长范围，可控制光学滤波器2对哪个波长范围的光进行滤除，进而保留所需波长范围的光。一般控制经光学滤波器2滤波后的激光可被后期待测气体所吸收。

由光学滤波器2出射的激光入射光阑3，光阑3用于控制光学滤波器2输出激光的光通量，同时隔离杂散光。吸收池4与光阑3的侧面相对设置。本实施例中吸收池4为怀特型长光程吸收池。在吸收池4的侧壁设置有两个反射镜，分别为第一反射镜4-1和第二反射镜4-2，第一反射镜4-1和第二反射镜4-2均为吸收池4的一部分。第一反射镜4-1和第二反射镜4-2背对设置，且两者与光阑3的侧面相对设置。在光阑3的前方设置一个第三反射镜9，在吸收池4的前方设置一个与第一反射镜4-1相对的第四反射镜10，第三反射镜9和第四反射镜10相对设置。由光阑3出射的激光首先经第三反射镜9反射后入射第四反射镜10，激光经第四反射镜10反射后入射吸收池4的第一反射镜4-1，再经第一反射镜4-1反射后入射进入吸收池4。在吸收池4内相对的两侧设置有若干反射镜，激光在吸收池4内经若干次反射后入射吸收池4的第二反射镜4-2，经第二反射镜4-2反射后入射光电探测器6。激光在吸收池4内被反射多次的过程中，待测气体会吸收激光的部分能量。通过调节吸收池4内反射镜的角度，可增加激光在吸收池4内的光程，进而可使激光被待测气体充分吸收，以使得后期测量结果更为准确。本实施例中第一反射镜4-1、第二反射镜4-2、第三反射镜9和第四反射镜10均为45°反射镜。

光电探测器6的输出端通过数据采集卡7与计算机8相接。光电探测器6接收由吸收池4的第二反射镜4-2反射后的光信号，并将接收到的光信号转化为电压信号。数据采集卡7用于将光电探测器6输出的电压信号进行A/D转换，并输出给计算机8，计算机8通过对接收到的数据进行处理，即可得出吸收池4内待测气体的种类和浓度。

计算机8对接收到的数据进行处理，具体是：首先根据接收到的数据获得待测气体的吸收光谱图；然后将吸收光谱图中的吸收峰与Hitran数据库中现有气体的吸收峰进行比对，得出待测气体的种类；接着根据已知种类气体对光信号的吸收强度与气体浓度之间的线性关系，再结合吸收光谱图中吸收峰的强度，得出已知种类气体的浓度。最后一步中，已知种类气体对光信号的吸收强度与气体浓度之间的线性关系，可预先通过相应实验获知，或可通过相应的数据模型得到，在matlab或origin软件中均可实现。

需要说明的是，对于不知道吸收池内待测气体种类的情况下，可通过计算机8控制光学滤波器2输出波长范围较大的激光，待确定待测气体的吸收峰所在波段时，再进一步缩小光学滤波器2输出激光的波长范围，最终准确得出待测气体的种类。

实施例2

实施例1中的装置是用于测量吸收池内的待测气体（通入吸收池内且被密封），本实施例中的装置是用于检测开放式光路中的待测气体（或者说待测气体处于空气中）。因此，与实施例1相比，本实施例中不包括吸收池，待测气体处于开放式光路中，替代吸收池的是若干反射镜，这些反射镜的作用就是用于反射由光阑出射的激光，且反射过程中由开放式光路中的待测气体吸收激光的能量。本实施例中其他器件、连接关系以及相应的作用均与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3，基于超连续谱激光的气体检测方法。

结合图1，本发明所提供的基于超连续谱激光的气体检测方法包括如下步骤：

a、搭建如图1所示的气体检测装置。气体检测装置中的器件包括超连续谱激光器1、光学滤波器2、光阑3、吸收池4、光电探测器6、数据采集卡7和计算机8。吸收池4本身自带第一反射镜4-1和第二反射镜4-2，在光阑3和吸收池4的光路之间还设置有第三反射镜9和第四反射镜10。吸收池4为怀特型长光程气体吸收池。

超连续谱激光器1用于产生超连续谱激光，超连续谱激光的光路具体是：超连续谱激光器1所产生的超连续谱激光依序经光学滤波器2、光阑3、吸收池4和光电探测器6，光电探测器6用于将光信号转化为电信号，光电探测器6的输出端通过数据采集卡7与计算机8相接。计算机8还与光学滤波器2相接，通过计算机8可调节光学滤波器2滤除激光的波长范围，以保证光学滤波器2输出的激光能够被待测气体所吸收。

b、向吸收池4内通入待测气体。

本实施例中是要测量吸收池4内的待测气体，如果要测量开放式光路中的气体，则在步骤a中无需设置吸收池4，步骤b也相应删除。

c、打开超连续谱激光器1的开关使其产生超连续谱激光，超连续谱激光首先经光学滤波器2后被滤波，滤波后的激光再经光阑3后入射第三反射镜9，激光经第三反射镜9反射后入射第四反射镜10，激光经第四反射镜10反射后入射经吸收池4的第一反射镜4-1，之后进入吸收池4内。

d、激光在吸收池4内被待测气体吸收部分能量，吸收池4内设有若干反射镜，激光在吸收池4内被反射镜反射若干次，之后经第二反射镜4-2反射出吸收池4，并入射光电探测器6。光电探测器6接收第二反射镜4-2反射的光信号并转化为电压信号。

e、数据采集卡7采集光电探测器6输出的电压信号并进行A/D转换。

f、经数据采集卡7转换后的信号发送至计算机8，通过计算机8对数据进行处理，即可得知吸收池内待测气体的种类和浓度。

步骤f中计算机8对数据进行处理具体是：计算机8首先根据接收到的数据获得待测气体的吸收光谱图，该步骤可通过origin软件来实现；然后将吸收光谱图中的吸收峰与现有Hitran数据库中气体的吸收峰进行比对，得出待测气体的种类；接着根据已知种类气体对光信号的吸收强度与气体浓度之间的线性关系，再结合吸收光谱图中吸收峰的强度，得出已知种类气体的浓度。已知种类气体对光信号的吸收强度与气体浓度之间的线性关系，可预先通过相应实验获知，或可通过相应的数据模型得到，在matlab或origin软件中均可实现。

通过本发明中的方法，既可检测怀特型长光程气体吸收池里的密封气体，也可检测开放式光路中的气体。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例中超连续谱激光器1用于产生超连续谱皮秒脉冲激光，其型号为：SC400-4，光学滤波器2为LLTF光学滤波器（激光可调谐光学滤波器），其型号为：FELH800，吸收池4为怀特型长光程吸收池，其型号为：35-V-H，光电探测器6型号为：PDA50B，数据采集卡7型号为：USB-4716。

为减少标准具产生干涉条纹干扰，本实施例大体分两步进行，首先向吸收池中通入氮气（高纯度氮气对所需波段的光不吸收），探测的信号作为背景信号，之后向吸收池中通入所需浓度的待测气体，此时探测信号是经过背景扣除后能较好反应待测气体吸收特性的信号。见图1，吸收池4的进气口11与动态气体校准仪5相连接，动态气体校准仪5连接一个零气瓶和一个标气瓶，本实施例中，零气瓶即是高纯度氮气瓶，标气瓶即是CO₂气体瓶，通过动态气体校准仪5可调整通入吸收池4内N₂和CO₂气体的浓度（这里指气体的体积浓度）。

首先按照激光器面板上的顺序，打开预热15min的超连续谱激光器1，使其产生激光；激光经光学滤波器2和光阑3后依次入射第三反射镜9和第四反射镜10；调节第三反射镜9和第四反射镜10的四维精密镜架，使激光可以直线照射至吸收池4的第一反射镜4-1上；接着向吸收池4中通入浓度为99.9%的氮气作为背景气体。由于吸收池4中之前为空气，所以需要通入压强较大的氮气，并保持一段时间，这样才能保证将池中空气排尽，微调吸收池4内反射镜的四维镜架，尽可能多的在吸收池4内反射镜的凹面上形成光点。经统计，本实施例中光点数为21，计算光程为26.4m。

本实施例中LLTF光学滤波器实现滤波功能主要通过软件的调节来实现，将LLTF光学滤波器通过USB接口与计算机8相连接，启动PHySpec软件。在PHySpec软件中设定自动扫描波长、在LABVIEW中设置所需参数进行波形数据采集，最后，将吸收池4中氮气排出，替换为所需浓度的CO₂，在设置好的LABVIEW软件中设置所需参数，由数据采集卡7采集数据传入计算机8，最后对数据进行分析处理。

本实施例中对体积浓度为2.76%的CO₂气体进行了测量及验证，具体是：设置扫描步长为0.2nm，单步延时为20ms，采样率为300Hz，增益为40dB，以扫描波长范围为1552.4nm-1592.4nm（具体波长设置范围可参考Hitran数据库，选择气体有吸收的波段）为例进行实验，对体积浓度为2.76%的CO₂气体进行测量并进行验证。

实施例5

与实施例4所不同的是，本实施例中对体积浓度为3.97%的CO₂气体进行测量并进行验证。

实施例6

与实施例4所不同的是，本实施例中对体积浓度为4.97%的CO₂气体进行测量并进行验证。

实施例7

与实施例4所不同的是，本实施例中对体积浓度为5.70%的CO₂气体进行测量并进行验证。

实施例8

与实施例4所不同的是，本实施例中对体积浓度为7.11%的CO₂气体进行测量并进行验证。

实施例9

与实施例4所不同的是，本实施例中对体积浓度为8.79%的CO₂气体进行测量并进行验证。

实施例10

与实施例4所不同的是，本实施例中对体积浓度为10.33%的CO₂气体进行测量并进行验证。

实施例11

与实施例4所不同的是，本实施例中对体积浓度为12.09%的CO₂气体进行测量并进行验证。

实施例12

与实施例4所不同的是，本实施例中对体积浓度为13.25%的CO₂气体进行测量并进行验证。

计算机8对实施例4~12中的数据分别进行噪声分析、背景扣除和平滑滤波等技术处理，得到如图4所示的吸收光谱图。图4中，a1~i1所示曲线分别对应实施例4~12中CO₂气体的吸收光谱。对图4中各曲线的最大吸收峰的信号强度进行多项式拟合，根据拟合的数学模型便可反推出待测气体的浓度。本实验中将气体体积百分比浓度作为横坐标、不同浓度CO₂气体吸收的信号强度（最高峰）作为纵坐标，拟合图形如图5所示。从拟合系数来看，CO₂气体吸收信号强度与其浓度之间存在着非常好的线性关系。实验结果表明，该方法和装置用于气体检测的准确性和有效性。

对于两种或两种以上气体的测量，本发明所提供的装置和方法同样适用。

Claims (10)

1.一种基于超连续谱激光的气体检测装置，其特征是，包括超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、吸收池、光电探测器、数据采集卡和计算机；在所述吸收池内通有待测气体；

所述超连续谱激光器用于产生超连续谱激光，超连续谱激光依序通过所述光学滤波器、所述光阑、所述吸收池和所述光电探测器；所述光电探测器的输出端通过所述数据采集卡与所述计算机相接；

所述超连续谱激光器所产生的超连续谱激光经所述光学滤波器和所述光阑后入射进所述吸收池；激光在所述吸收池内被待测气体吸收部分能量，并经若干次反射后由所述光电探测器接收且转化为电压信号，所述数据采集卡将光电探测器输出的电压信号进行A/D转换后输出给所述计算机，所述计算机通过对接收到的数据进行处理，即可得出所述吸收池内待测气体的种类和浓度。

2.根据权利要求1所述的基于超连续谱激光的气体检测装置，其特征是，所述吸收池设置在所述光阑的侧面，由所述光阑出射的光束经两个反射镜依次反射后入射所述吸收池。

3.根据权利要求1所述的基于超连续谱激光的气体检测装置，其特征是，在所述吸收池的侧壁设置有两个反射镜，入射所述吸收池的光束首先经其中一个反射镜反射后再入射所述吸收池，出射所述吸收池的光束经另一反射镜反射后再入射所述光电探测器。

4.根据权利要求1所述的基于超连续谱激光的气体检测装置，其特征是，所述光学滤波器与所述计算机相接；通过所述计算机可控制所述光学滤波器对超连续谱激光的滤光范围。

5.根据权利要求1所述的基于超连续谱激光的气体检测装置，其特征是，所述超连续谱激光器包括主源、高功率放大器、超连续谱发生器和输出镜片；所述主源用于产生超连续谱脉冲激光，所述主源与所述高功率放大器之间通过隔离器相接；所述高功率放大器用于对所述主源输出的脉冲激光进行放大处理；所述超连续谱发生器用于对所述高功率放大器输出的激光的光谱进行展宽；所述输出镜片用于对所述超连续谱发生器输出的宽谱激光进行收集并输出。

6.一种基于超连续谱激光的气体检测装置，其特征是，包括超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、若干反射镜、光电探测器、数据采集卡和计算机；待测气体为处于开放式光路中的气体；

所述超连续谱激光器用于产生超连续谱激光，超连续谱激光依序通过所述光学滤波器、所述光阑、所述若干反射镜和所述光电探测器；所述光电探测器的输出端通过所述数据采集卡与所述计算机相接；

所述超连续谱激光器所产生的超连续谱激光经所述光学滤波器和所述光阑后入射进所述若干反射镜；激光经所述若干反射镜后被反射多次，且反射过程中被开放式光路中的待测气体吸收部分能量；激光经所述若干反射镜后由所述光电探测器接收且转化为电压信号，所述数据采集卡将光电探测器输出的电压信号进行A/D转换后输出给所述计算机，所述计算机通过对接收到的数据进行处理，即可得出开放式光路中待测气体的种类和浓度。

7.一种基于超连续谱激光的气体检测方法，其特征是，包括如下步骤：

a、搭建气体检测装置；气体检测装置中的器件包括超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、吸收池、光电探测器、数据采集卡和计算机；

b、向所述吸收池内通入待测气体；

c、打开超连续谱激光器的开关使其产生超连续谱激光，超连续谱激光首先经所述光学滤波器后被滤波，滤波后的激光再经所述光阑后入射进所述吸收池；

d、激光在所述吸收池内被待测气体吸收部分能量，并经若干次反射后由所述光电探测器接收且转化为电压信号；

e、数据采集卡采集所述光电探测器输出的电压信号并进行A/D转换；

f、经数据采集卡转换后的信号发送至计算机，通过计算机对数据进行处理，即可得知吸收池内待测气体的种类和浓度。

8.根据权利要求7所述的基于超连续谱激光的气体检测方法，其特征是，步骤a中搭建气体检测装置时，使光学滤波器与计算机相接；步骤c中通过计算机可控制光学滤波器对超连续谱激光的滤光范围，以使得滤波后的激光可被吸收池内的待测气体所吸收。

9.根据权利要求7所述的基于超连续谱激光的气体检测方法，其特征是，步骤f中计算机对数据进行处理具体是：首先根据接收到的数据获得待测气体的吸收光谱图；然后将吸收光谱图中的吸收峰与Hitran数据库中气体的吸收峰进行比对，得出待测气体的种类；接着根据已知种类气体对光信号的吸收强度与气体浓度之间的线性关系，再结合吸收光谱图中吸收峰的强度，得出已知种类气体的浓度。

10.一种基于超连续谱激光的气体检测方法，其特征是，包括如下步骤：

a、搭建气体检测装置；气体检测装置中的器件包括超连续谱激光器、光学滤波器、光阑、若干反射镜、光电探测器、数据采集卡和计算机；待测气体为处于开放式光路中的气体；

b、打开超连续谱激光器的开关使其产生超连续谱激光，超连续谱激光首先经所述光学滤波器后被滤波，滤波后的激光再经所述光阑后限定光通量；

c、由光阑出射后的激光经所述若干反射镜后被反射多次，反射过程中激光被开放式光路中的待测气体吸收部分能量；

d、激光经所述若干反射镜反射多次后，再由所述光电探测器接收并转化为电压信号；

e、数据采集卡采集所述光电探测器输出的电压信号并进行A/D转换；

f、经数据采集卡转换后的信号发送至计算机，通过计算机对数据进行处理，即可得知开放式光路中的待测气体的种类和浓度。