CN110132885A - 气体太赫兹光谱探测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种气体太赫兹光谱探测装置和方法。该装置通过设置在气体样品腔上的气体输入装置、分子泵、气体输出装置，以及湿度调节装置、温度调节装置、压力表和微型风速风向检测仪中任一项或多项，可以根据需要进行环境参数的调节，得到实验所需的湿度、温度、压力、浓度、流速等单项或多项环境因素的静态或动态环境。利用该装置，可实现环境参数可调节的气体太赫兹光谱探测，进而分析多种因素对气体太赫兹光谱的影响。该装置和方法，为多种因素对气体太赫兹光谱影响的分析提供了技术基础，有助于后续噪声去除方法、气体定性识别以及定量分析方法的研究。

Description

气体太赫兹光谱探测装置和方法
技术领域
本申请涉及太赫兹光谱应用技术领域，特别是涉及一种气体太赫兹光谱探测装置和方法。
背景技术
太赫兹光谱技术在物质识别和定量分析研究中具有得天独厚的优势。目前基于太赫兹光谱气体识别技术的研究还仅限于实验室条件下，因此能够反映实际探测环境的实验装置至关重要。
现有的气体太赫兹光谱探测装置能够实现环境模拟，但大多在光谱定性识别和定量分析方面仍存在不足之处，不能满足多种环境因素下气体太赫兹光谱特征研究的需求。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种环境参数可调的气体太赫兹光谱探测装置和方法。
一种气体太赫兹光谱探测装置，其特征在于，所述装置包括气体输入装置、气体样品腔、分子泵、气体输出装置，还包括湿度调节装置、温度调节装置、压力表和微型风速风向检测仪中的一项或多项；
所述气体样品腔的一端与所述气体输入装置连接，另一端与所述气体输出装置连接；
所述分子泵、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪均设置于所述气体样品腔上；
所述气体输入装置、所述分子泵、所述气体输出装置、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪上均设置有开关。
在其中一个实施例中，所述湿度调节装置包括水蒸气输入装置、杂质滤除装置和湿度显示装置；
所述杂质滤除装置的一端与所述水蒸气输入装置连接，另一端与所述气体样品腔连接；
所述水蒸气输入装置用于向所述气体样品腔输入水蒸气；
所述杂质滤除装置用于将水蒸气过滤后再输入所述气体样品腔内；
所述湿度显示装置用于测量所述气体样品腔内的湿度。
在其中一个实施例中，所述温度调节装置包括加热器贴片和贴片式温度计，均设置在所述气体样品腔内；
所述加热器贴片用于调整所述气体样品腔内的温度；
所述贴片式温度计用于测量所述气体样品腔内的温度。
在其中一个实施例中，所述气体输入装置包括氮气输入装置和目标气体输入装置；
所述氮气输入装置和所述目标气体输入装置上均设置有开关，所述开关上设置有流速检测器，所述流速检测器用于检测气体的输入速度。
一种气体太赫兹光谱探测方法，所述方法的实现基于上述任一所述的气体太赫兹光谱探测装置，其特征在于，所述方法包括：
关闭所述探测装置上所有开关；
打开所述分子泵的开关，抽空所述气体样品腔内的气体；
通过所述气体输入装置向所述气体样品腔内输入气体；
通过所述气体输入装置、所述气体输出装置、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪中的一项或多项，调节输入气体的所述气体样品腔内的探测环境；
将太赫兹波输入调节探测环境后的所述气体样品腔内，与所述气体样品腔内的气体发生作用；
输出发生作用后的太赫兹波，得到对应探测环境的气体太赫兹光谱。
在其中一个实施例中，所述气体样品腔内探测环境包括静态探测环境，所述气体输入装置包括目标气体输入装置；
所述通过所述气体输入装置向所述气体样品腔内输入气体，通过所述气体输入装置、所述气体输出装置、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪中的一项或多项，调节输入气体的所述气体样品腔内的探测环境，包括：
打开所述目标气体输入装置的开关，向所述气体样品腔内输入目标气体；
关闭所述目标气体输入装置的开关；
通过所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述气体输入装置和所述压力表中的一项或多项，调节所述气体样品腔内的静态探测环境。
在其中一个实施例中，所述气体样品腔内探测环境包括动态探测环境，所述气体输入装置包括氮气输入装置和目标气体输入装置；
所述通过所述气体输入装置向所述气体样品腔内输入气体，通过所述气体输入装置、所述气体输出装置、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪中的一项或多项，调节输入气体的所述气体样品腔内的探测环境，包括：
打开所述氮气输入装置的开关，向所述气体样品腔内输入氮气；
打开所述气体输出装置的开关，使通过所述气体样品腔的气体流动；
打开所述目标气体输入装置的开关，向所述气体样品腔内输入目标气体；
通过所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述气体输入装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪中的一项或多项，调节所述气体样品腔内的动态探测环境。
在其中一个实施例中，所述湿度调节装置包括水蒸气输入装置、杂质滤除装置和湿度显示装置；
通过所述湿度调节装置调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述水蒸气输入装置的开关，控制水蒸气的输入量；
打开所述杂质滤除装置的开关，滤除多余杂质气体后将过滤后的水蒸气输入所述气体样品腔内；
打开所述湿度显示装置的开关，读取所述气体样品腔内的湿度值；
根据所述湿度值，调节所述水蒸气的输入量，得到探测所需的气体样品腔内目标湿度值及对应的湿度环境。
在其中一个实施例中，所述温度调节装置包括加热器贴片和贴片式温度计；
通过所述温度调节装置调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述加热器贴片的开关，加热所述气体样品腔内的气体；
打开所述贴片式温度计的开关，读取所述气体样品腔内的温度值；
根据所述温度值，调节加热器贴片，得到探测所需的气体样品腔内目标温度值及对应的温度环境。
在其中一个实施例中，通过所述气体输入装置和所述压力表调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述气体输入装置的开关，控制气体的输入量；
打开所述压力表的开关，读取所述气体样品腔内的压力值；
根据所述压力值，调节所述气体的输入量，得到探测所需的气体样品腔内目标压力值及对应的压力环境。
在其中一个实施例中，通过所述目标气体输入装置调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述目标气体输入装置的开关，控制目标气体的输入量；
根据所述目标气体的输入量和所述气体样品腔的体积，计算所述气体样品腔内气体的浓度值；
根据所述浓度值，调节所述目标气体的输入量，得到探测所需的气体样品腔内气体的目标浓度值及对应的浓度环境。
在其中一个实施例中，通过所述气体输入装置和所述微型风速风向检测仪调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述气体输入装置的开关，控制气体的输入速度；
打开所述微型风速风向检测仪的开关，读取所述气体样品腔内气体的流速值；
根据所述流速值，调节所述气体的输入速度，得到探测所需的所述气体样品腔内气体的目标流速值及对应的流速环境。
上述气体太赫兹光谱探测装置，通过设置在气体样品腔上的气体输入装置、分子泵、气体输出装置，以及湿度调节装置、温度调节装置、压力表和微型风速风向检测仪中的一项或多项，可以根据需要进行环境参数的调节，得到实验所需的湿度、温度、压力、浓度、流速等单项或多项环境因素的静态或动态环境。利用该装置，可实现环境参数可调节的气体太赫兹光谱探测。根据获得的光谱和相应环境参数值，可进一步分析多种环境因素对气体太赫兹光谱的影响。该装置和方法，为多种因素对气体太赫兹光谱影响的分析提供了技术基础，有助于后续噪声去除方法、气体定性识别以及定量分析方法的研究。
附图说明
图1为一个实施例中气体太赫兹光谱探测装置的结构示意图；
图2为一个实施例中湿度调节装置的结构示意图；
图3为一个实施例中温度调节装置的结构示意图；
图4为一个实施例中气体输入装置的结构示意图；
图5为一个实施例中气体太赫兹光谱探测方法的流程示意图；
图6为一个实施例中调节气体样品腔内湿度环境的流程图；
图7为一个实施例中调节气体样品腔内温度环境的流程图；
图8为一个实施例中调节气体样品腔内压力环境的流程图；
图9为一个实施例中调节气体样品腔内浓度环境的流程图；
图10为一个实施例中调节气体样品腔内流速环境的流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，本实施例提供一种气体太赫兹光谱探测装置，所述装置包括气体输入装置100、气体样品腔200、分子泵300、气体输出装置400，还包括湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中的一项或多项；
所述气体样品腔200的一端与所述气体输入装置100连接，另一端与所述气体输出装置400连接；
所述分子泵300、所述湿度调节装置500、所述温度调节装置600、所述压力表700和所述微型风速风向检测仪800均设置于所述气体样品腔200上；
所述气体输入装置100、所述分子泵300、所述气体输出装置400、所述湿度调节装置500、所述温度调节装置600、所述压力表700和所述微型风速风向检测仪800上均设置有开关。
在本发明实施例中，气体输入装置100用于控制气体样品腔200内气体的输入，分子泵300用于抽出气体样品腔200内的气体，气体输出装置400用于控制气体样品腔200内气体的输出，湿度调节装置500用于调节气体样品腔200内的湿度环境，温度调节装置600用于调节气体样品腔200内的温度环境，压力表700用于实时显示气体样品腔200内的压力情况，微型风速风向检测仪800用于探测气体样品腔200内气体的流速。
其中，根据调节气体样品腔200内探测环境的需要，该装置可以在气体样品腔200上设置湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中的一项或多项，以调节气体样品腔200内的温度、湿度、压力、浓度、流速等环境因素的一项或几项相应的环境，以便进一步用于相应环境的气体太赫兹光谱探测。
其中，气体输入装置100上的开关用于控制和调节气体输入装置100向气体样品腔200输入气体的输入量、浓度和流速，分子泵300上的开关用于控制分子泵300抽出气体样品腔200内的气体；气体输出装置400上的开关用于控制气体样品腔200内气体的输出；湿度调节装置500上的开关用于控制湿度调节装置500向气体样品腔200内输入水蒸气的输入量，以调节气体样品腔200内的湿度环境；温度调节装置600上的开关用于控制温度调节装置600将气体样品腔200内加热的程度，以调节气体样品腔200内的温度环境；压力表700上的开关用于控制压力表测量气体样品腔200内的压力值；微型风速风向检测仪800上的开关用于控制微型风速风向检测仪800测量气体样品腔200内气体的实际流速，同时验证根据气体的输入速度计算出的气体样品腔200内气体的理论流速的准确性。所有开关均为单向开关，只进不出或只出不进。
本实施例中，气体样品腔200为圆柱形，切面为平面。实际应用中，气体样品腔200的切面可以是平面也可以是斜面，气体样品腔200的形状也可根据光谱装置的安装空间和结构进行选择。
本实施例中，气体样品腔200内探测环境调节完毕后，从气体样品腔200的一端输入太赫兹波901，太赫兹波进入气体样品腔200内与气体发生作用后，从气体样品腔200的另一端输出太赫兹波902，得到相应探测环境的气体太赫兹光谱。
上述实施例提供的气体太赫兹光谱探测装置，通过设置在气体样品腔200上的气体输入装置100、分子泵300、气体输出装置400，以及湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中任一项或多项，可根据需要进行环境参数的调节，得到实验所需的湿度、温度、压力、浓度、流速等单项或多项环境因素的气体样品腔200内的探测环境。该装置为环境因素可调节的太赫兹光谱探测方法提供了条件，为多环境因素气体太赫兹光谱影响的分析提供了技术基础，有助于后续噪声去除方法、气体定性识别以及定量分析方法的研究，克服了传统技术中的不足。
在一个实施例中，如图2所示的气体太赫兹光谱探测装置，包括气体输入装置100、气体样品腔200、分子泵300、气体输出装置400，还包括湿度调节装置500。湿度调节装置500包括水蒸气输入装置501、杂质滤除装置502和湿度显示装置503；杂质滤除装置502的一端与水蒸气输入装置501连接，另一端与气体样品腔200连接。
其中，水蒸气输入装置501用于向气体样品腔200输入水蒸气；
其中，杂质滤除装置502用于将水蒸气过滤后再输入气体样品腔200内；
其中，湿度显示装置503用于实时测量气体样品腔200内的湿度。
具体地，该湿度调节装置500包括气体样品腔200外部的水蒸气输入装置501和杂质滤除装置502，以及气体样品腔200内部的湿度显示装置503。水蒸气输入装置501的一端与杂质滤除装置502的一端相连，用于将水蒸气通过杂质滤除装置502输入气体样品腔；杂质滤除装置502的另一端与气体样品腔200的外壁相连接，用于将过滤杂质后的水蒸气输入气体样品腔200；向气体样品腔200内输入一定量的水蒸气后，通过设置在气体样品腔200内的湿度显示装置503实时测量当时气体样品腔200内的湿度情况。
在本实施例中，除了包括气体输入装置100、气体样品腔200、分子泵300、气体输出装置400和湿度调节装置500以外，可选的，还可以包括图1所示实施例中的温度调节装置、压力表和微型风速风向检测仪中的一项或多项。
在一个实施例中，如图3所示的气体太赫兹光谱探测装置，包括气体输入装置100、气体样品腔200、分子泵300、气体输出装置400，还包括温度调节装置600。温度调节装置600包括加热器贴片601和贴片式温度计602，均设置在气体样品腔200内；加热器贴片601用于调整气体样品腔200内的温度；贴片式温度计602用于实时测量气体样品腔200内的温度。
具体地，当需要调节气体样品腔200内的温度环境用于气体太赫兹光谱探测时，先打开加热器贴片601，加热气体样品腔200内的温度，再打开贴片式温度计602实时测量气体样品腔200内的温度。然后，根据测量的温度值，可以控制加热器贴片601的开关来调节温度值，以调整气体样品腔200内的温度，直到得到探测所需的气体样品腔200内目标温度值及对应的温度环境。
在本实施例中，除了包括气体输入装置100、气体样品腔200、分子泵300、气体输出装置400和温度调节装置600以外，可选的，还可以包括图1所示实施例中的湿度调节装置、压力表和微型风速风向检测仪中的一项或多项。
在一个实施例中，如图4所示的气体太赫兹光谱探测装置，包括气体输入装置100、气体样品腔200、分子泵300、气体输出装置400。气体输入装置100包括氮气输入装置101和目标气体输入装置102；氮气输入装置101和目标气体输入装置102上均设置有开关，开关上设置有流速检测器，流速检测器用于检测气体的输入速度。
其中，氮气输入装置101用于向气体样品腔200内输入氮气。
其中，目标气体输入装置102用于向气体样品腔200内输入目标气体。
其中，氮气输入装置101和目标气体输入装置101上都分别设置有开关。打开开关后，向气体样品腔200内输入氮气和目标气体。通过控制相应开关，可以控制氮气和目标气体向气体样品腔200内的输入量和输入速度。
其中，氮气输入装置101和目标气体输入装置102的开关上都分别设置有流速检测器，用于检测氮气和目标气体的输入速度。
在本实施例中，除了包括气体输入装置100、气体样品腔200、分子泵300、和气体输出装置400以外，可选的，还可以包括图1所示实施例中的湿度调节装置、温度调节装置、压力表和微型风速风向检测仪中的一项或多项。
如图5所示，本实施例提供一种气体太赫兹光谱探测方法，该方法的实现基于上述气体太赫兹光谱探测装置，该方法包括以下步骤：
步骤S10，关闭探测装置上所有开关。
其中，该探测装置是指上述实施例中所指的气体太赫兹光谱探测装置，该探测装置包括气体输入装置100、气体样品腔200、分子泵300、气体输出装置400，还包括湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中的一项或多项。
步骤S20，打开分子泵300的开关，抽空气体样品腔200内的气体。
其中，分子泵300与气体样品腔200连接，用于将气体样品腔200内的气体抽空，以保证气体样品腔200内相对干净的环境。
步骤S30，通过气体输入装置100向气体样品腔200内输入气体。
其中，气体输入装置100包括氮气输入装置101和目标气体输入装置102。
当设置气体样品腔200的静态探测环境时，打开目标气体输入装置102上的开关，向气体样品腔200内输入目标气体。
当设置气体样品腔200的动态探测环境时，打开氮气输入装置101和目标气体输入装置102上的开关，向气体样品腔200内输入氮气和目标气体。
步骤S40，通过气体输入装置100、气体输出装置400、湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中的一项或多项，调节气体样品腔200内探测环境。
其中，设置在气体样品腔200上的气体输入装置100、气体输出装置400、湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800，可以是其中的一项或多项，通过控制各开关，以调节气体样品腔200内的湿度、温度、压力、浓度、流速等一项或多项环境参数，进而得到气体样品腔200内一项或多项环境参数对应的静态或动态的探测环境。
当调节气体样品腔200的单因素探测环境时，通过该单因素对应的一项或多项装置进行控制，得到探测所需的该单因素环境。例如：通过温度调节装置600调节气体样品腔200内的温度环境；通过气体输入装置100和压力表700调节气体样品腔200内的压力环境。
当调节气体样品腔200的多因素探测环境时，则通过该多因素对应的多项装置进行控制，得到探测所需的该多因素环境。例如：通过湿度调节装置500和温度调节装置600共同调节气体样品腔200内的湿度和温度环境。
当调节气体样品腔200内静态探测环境时，气体输出装置400的开关保持始终关闭状态，以使气体样品腔200内的气体处于静态环境下。
当调节气体样品腔200内动态探测环境时，气体输出装置400上的开关则应打开，以使气体样品腔200内的气体保持动态流动状态。
步骤S50，将太赫兹波输入901调节探测环境后的气体样品腔200内，与气体样品腔200内的气体发生作用。
将太赫兹波从气体样品腔200的一端输入901，使之进入设置完毕探测环境的气体样品腔200内，与其中的气体发生作用。
步骤S60，输出发生作用后的太赫兹波902，得到对应探测环境的气体太赫兹光谱。
经过与气体样品腔200内的气体发生作用后，太赫兹波从气体样品腔200的另一端输出902，得到对应环境的气体太赫兹光谱。
根据得到的光谱，结合其对应的环境参数，可进一步进行定性和定量分析。
上述实施例提供的气体太赫兹光谱探测方法，通过设置在气体样品腔200上的气体输入装置100、分子泵300、气体输出装置400，以及湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中任一项或多项，可以根据需要进行环境参数的调节，得到实验所需的湿度、温度、压力、浓度、流速等单项或多项环境因素的静态或动态环境。将太赫兹波输入901上述环境的气体样品腔200内，可实现环境参数可调节的气体太赫兹光谱探测。根据输出太赫兹波902获得的气体太赫兹光谱和相应的环境参数值，可进一步分析多种因素对气体太赫兹光谱的影响，有助于后续噪声去除方法、气体定性识别以及定量分析方法的研究。
在一个实施例中，气体样品腔内探测环境包括静态探测环境，气体输入装置100包括目标气体输入装置102；则步骤S40通过气体输入装置100、气体输出装置400、湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中的一项或多项，调节气体样品腔200内的探测环境的细化步骤包括：
第一步，打开目标气体输入装置102的开关，向气体样品腔200内输入目标气体。
在探测装置上的所有开关均关闭状态时，通过分子泵300抽空气体样品腔200内的气体，以保证气体样品腔200内相对干净的环境。在此基础上，打开目标气体输入装置102的开关，向气体样品腔200内输入一定量的目标气体。
第二步，关闭目标气体输入装置102的开关。
向气体样品腔200内输入一定量的目标气体后，即关闭目标气体输入装置102上的开关，以保证气体样品腔200的静态环境。
第三步，通过湿度调节装置500、温度调节装置600、气体输入装置100和压力表700中的一项或多项，调节气体样品腔200内的探测环境。
在前两步的基础上，执行第三步。
其中，湿度调节装置500用于调节气体样品腔200内的湿度环境；
其中，温度调节装置600用于调节气体样品腔200内的温度环境；
其中，气体输入装置100用于控制气体样品腔200内气体的输入；
其中，压力表700用于实时测量气体样品腔200内的压力情况。
在本实施例中，探测环境包括湿度、温度、压力、浓度等一项或多项参数对应的静态环境。
根据探测需要，通过湿度调节装置500、温度调节装置600、气体输入装置100和压力表700中的一项或多项，调节气体样品腔200的湿度、温度、压力、浓度等一项或多项参数对应的气体样品腔200内的静态环境。
在一个实施例中，气体样品腔内探测环境包括动态探测环境，气体输入装置100包括氮气输入装置101和目标气体输入装置102；则步骤S40通过气体输入装置100、气体输出装置400、湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中的一项或多项，调节气体样品腔200内的探测环境的细化步骤包括：
第一步，打开氮气输入装置101的开关，向气体样品腔200内输入氮气。
在探测装置上的所有开关均关闭状态时，通过分子泵300抽空气体样品腔200内的气体，以保证气体样品腔200内相对干净的环境。在此基础上，打开氮气输入装置101的开关，向气体样品腔200内输入氮气，并保持氮气输入装置101的开关处于常开状态，以维持气体样品腔200内的动态环境。
其中，氮气输入装置101上设置有开关，开关上还设置有流速检测器，用于检测氮气的输入速度。
氮气对太赫兹无吸收，作为背景气体，输入气体样品腔200内。氮气的作用为：一是通过一定的速度输入，为气体样品腔200提供动态环境；二是在气体样品腔200内气体浓度不变的情况下，调整气体样品腔200内的压力。
第二步，打开气体输出装置400的开关，使通过气体样品腔200内气体流动。
打开气体输出装置400的开关，以便气体样品腔200内气体的输出，保证气体样品腔200内的气体处于流动状态。
第三步，打开目标气体输入装置102的开关，向气体样品腔200内输入目标气体。
其中，目标气体输入装置102上设置有开关，用于控制目标气体输入装置102以一定速度向气体样品腔200内输入一定量的目标气体。开关上设置的流速检测器，用于检测目标气体的输入速度。
第四步，通过湿度调节装置500、温度调节装置600、气体输入装置100、压力表700和微型风速风向检测仪800中的一项或多项，调节设置气体样品腔200内的探测环境。
在前三步的基础上，执行第四步。
其中，湿度调节装置500用于调节气体样品腔200内的湿度环境；
其中，温度调节装置600用于调节气体样品腔200内的温度环境；
其中，气体输入装置100用于控制气体样品腔200内气体的输入；
其中，压力表700用于测量气体样品腔200内的压力情况；
其中，微型风速风向检测仪800用于检测气体样品腔200内气体的流速。
在本实施例中，探测环境包括湿度、温度、压力、浓度、流速等一项或多项参数对应的动态环境。
根据探测需要，通过湿度调节装置500、温度调节装置600、气体输入装置100、压力表700和微型风速风向检测仪800中的一项或多项，调节气体样品腔200的湿度、温度、压力、浓度、流速等一项或多项参数对应的气体样品腔200内的动态环境。
可选地，在一个实施例中，如图6所示，湿度调节装置500包括水蒸气输入装置501、杂质滤除装置502和湿度显示装置503；则步骤S40中的通过所述湿度调节装置调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
步骤S411，打开水蒸气输入装置501的开关，控制水蒸气的输入量。
其中，水蒸气输入装置501通过杂质滤除装置502与气体样品腔200连接，用于向气体样品腔200内输入一定量的水蒸气。
步骤S412，打开杂质滤除装置502的开关，滤除多余杂质气体后将过滤后的水蒸气输入气体样品腔200内。
其中，杂质滤除装置502一端与水蒸气输入装置501连接，另一端与气体样品腔200连接。
杂质滤除装置502的作用是：将从水蒸气输入装置501输入的水蒸气进行过滤，并将滤除多余杂质气体后的水蒸气输入气体样品腔200内。
步骤S413，打开湿度显示装置503的开关，读取气体样品腔200内的湿度值。
其中，湿度值通过设置在气体样品腔200内的湿度显示装置503测量得到。
步骤S414，根据湿度值，调节水蒸气的输入量，得到探测所需的气体样品腔200内目标湿度值及对应的湿度环境。
在本实施例中，探测环境包括湿度环境。
根据湿度显示装置503测得的湿度值，可以通过控制水蒸气输入装置501的开关，调节水蒸气的输入量，直到得到探测所需的湿度值环境，从而实现能够根据实验需要，自主调控湿度参数的效果。
可选地，在一个实施例中，如图7所示，温度调节装置600包括加热器贴片601和贴片式温度计602；则步骤S40中的通过所述温度调节装置调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
步骤S421，打开加热器贴片601的开关，加热气体样品腔200内的气体。
其中，加热器贴片601设置在气体样品腔200内壁，用于控制气体样品腔200内的温度。
步骤S422，打开贴片式温度计602的开关，读取气体样品腔200内的温度值。
其中，温度值通过设置在气体样品腔200内的贴片式温度计602测量得到。
步骤S423，根据温度值，调节加热器贴片601，得到探测所需的气体样品腔200内目标温度值及对应的温度环境。
在本实施例中，探测环境包括温度环境。
根据贴片式温度计602测得的温度值，可以通过控制加热器贴片601的开关，调节气体样品腔200内的温度，直到得到探测所需的温度值环境，从而实现能够根据实验需要，自主调控温度参数的效果。
可选地，在一个实施例中，如图8所示，步骤S40中的通过气体输入装置100和压力表700调节气体样品腔200内探测环境的步骤包括：
步骤S431，打开气体输入装置100的开关，控制气体的输入量。
其中，气体的输入量是指输入气体样品腔200内气体的体积。根据探测需要，气体的输入量通过设置在气体输入装置100上的开关控制。
调节气体样品腔200内静态压力环境时，向气体样品腔200内输入一定量的目标气体；而调节气体样品腔200内动态压力环境时，持续向气体样品腔200内输入氮气的同时，向气体样品腔200内输入一定量的目标气体。
步骤S432，打开压力表700的开关，读取气体样品腔200内的压力值。
其中，压力值通过设置在气体样品腔200内的压力表700测量得到。
静态环境下，通过压力表700实时读取气体样品腔200内的压力值；动态环境下，因为气体样品腔200与大气连通，气体样品腔200内压力表700测得的压力值等同于大气压力。
步骤S433，根据压力值，调节气体的输入量，得到探测所需的气体样品腔200内目标压力值及对应的压力环境。
在本实施例中，探测环境包括压力环境。
根据压力表700测得的压力值，可以通过控制气体输入装置100的开关，调节气体输入量，进而调节气体样品腔200内的压力值，直到得到探测所需的压力值环境，从而实现能够根据实验需要，自主调控压力参数的效果。
可选地，在一个实施例中，如图9所示，步骤S40中的通过目标气体输入装置102调节气体样品腔200内探测环境的步骤包括：
步骤S441，打开目标气体输入装置102的开关，控制目标气体的输入量。
其中，目标气体的输入量是指输入气体样品腔200内的目标气体的体积。
步骤S442，根据目标气体的输入量和气体样品腔200的体积，计算气体样品腔200内目标气体的浓度值。
当输入气体样品腔200内的目标气体为单组份气体时，目标气体输入量与压力成正比关系。计算气体样品腔200内目标气体的浓度值的方法为：
其中，n为目标气体的物质的量，V为目标气体的输入量，Vm为标准大气压下气体摩尔体积，c为气体样品腔200内气体的浓度值，V0为气体样品腔200的体积。
当输入气体样品腔200内的目标气体为多组份气体时，目标气体输入量与压力不成正比。计算气体样品腔200内目标气体的浓度值的方法为：
PV0＝(n1+n2)RT，
其中,n1和n2为不同目标气体的物质的量，V1和V2为不同目标气体的输入量，Vm为标准大气压下气体摩尔体积，P为气体样品腔200内的压力值，V0为气体样品腔200的体积，R为气体常量，T为气体样品腔200内的温度，c1和c2为气体样品腔200内不同目标气体的浓度值。
步骤S443，根据浓度值，调节目标气体的输入量，得到探测所需的气体样品腔200内目标气体的目标浓度值及对应的浓度环境。
在本实施例中，探测环境包括浓度环境。
根据计算得到的浓度值，可以再控制目标气体输入装置102的开关，调节目标气体的输入量，直到得到探测所需的浓度值环境，从而实现能够根据需要自主调控浓度参数的效果。
可选地，在其中一个实施例中，如图10所示，步骤S40中的通过所述气体输入装置100和所述微型风速风向检测仪800调节气体样品腔200内气体探测环境的步骤包括：
步骤S451，打开气体输入装置100的开关，控制气体的输入速度。
其中，氮气和目标气体的输入速度，通过设置在氮气输入装置101和目标气体输入装置102开关上的流速检测器测量得到。
步骤S452，打开微型风速风向检测仪800的开关，读取气体样品腔200内气体的流速值。
其中，气体样品腔200内气体的流速值，通过设置在气体样品腔200内的微型风速风向检测仪800测量得到。
步骤S453，根据流速值，调节气体的输入速度，得到探测所需的气体样品腔200内气体的目标流速值及对应的流速环境。
在本实施例中，探测环境包括流速环境。
根据微型风速风向检测仪800测得的流速值，可以通过控制气体输入装置100的开关，调节氮气和目标气体的输入速度，进而调节气体样品腔200内气体的流速值，直到得到探测所需的流速环境，从而实现能够根据实验需要，自主调控流速参数的效果。
当需要设置多因素的探测环境时，可以通过设置在气体样品腔200上的气体输入装置100、气体输出装置400、湿度调节装置500、温度调节装置600、压力表700和微型风速风向检测仪800中的多项，共同调节气体样品腔200内的湿度、温度、压力、浓度、流速等多因素的静态或动态探测环境。将太赫兹波信号输入901该多因素的静态或动态探测环境的气体样品腔200内与其中的气体进行作用后，输出太赫兹波信号902，得到相应环境的气体太赫兹光谱，从而实现多环境参数可调的气体太赫兹光谱探测。
应该理解的是，虽然图5-10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图5-10中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种气体太赫兹光谱探测装置，其特征在于，所述装置包括气体输入装置、气体样品腔、分子泵、气体输出装置，还包括湿度调节装置、温度调节装置、压力表和微型风速风向检测仪中的一项或多项；
所述气体样品腔的一端与所述气体输入装置连接，另一端与所述气体输出装置连接；
所述分子泵、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪均设置于所述气体样品腔上；
所述气体输入装置、所述分子泵、所述气体输出装置、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪上均设置有开关。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述湿度调节装置包括水蒸气输入装置、杂质滤除装置和湿度显示装置；
所述杂质滤除装置的一端与所述水蒸气输入装置连接，另一端与所述气体样品腔连接；
所述水蒸气输入装置用于向所述气体样品腔输入水蒸气；
所述杂质滤除装置用于将水蒸气过滤后再输入所述气体样品腔内；
所述湿度显示装置用于测量所述气体样品腔内的湿度。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度调节装置包括加热器贴片和贴片式温度计，均设置在所述气体样品腔内；
所述加热器贴片用于调整所述气体样品腔内的温度；
所述贴片式温度计用于测量所述气体样品腔内的温度。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体输入装置包括氮气输入装置和目标气体输入装置；
所述氮气输入装置和所述目标气体输入装置上均设置有开关，所述开关上设置有流速检测器，所述流速检测器用于检测气体的输入速度。
5.一种气体太赫兹光谱探测方法，所述方法的实现基于权利要求1至4任一所述的气体太赫兹光谱探测装置，其特征在于，所述方法包括：
关闭所述探测装置上所有开关；
打开所述分子泵的开关，抽空所述气体样品腔内的气体；
通过所述气体输入装置向所述气体样品腔内输入气体；
通过所述气体输入装置、所述气体输出装置、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪中的一项或多项，调节输入气体的所述气体样品腔内的探测环境；
将太赫兹波输入调节探测环境后的所述气体样品腔内，与所述气体样品腔内的气体发生作用；
输出发生作用后的太赫兹波，得到对应探测环境的气体太赫兹光谱。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述气体样品腔内探测环境包括静态探测环境，所述气体输入装置包括目标气体输入装置；
所述通过所述气体输入装置向所述气体样品腔内输入气体，通过所述气体输入装置、所述气体输出装置、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪中的一项或多项，调节输入气体的所述气体样品腔内的探测环境，包括：
打开所述目标气体输入装置的开关，向所述气体样品腔内输入目标气体；
关闭所述目标气体输入装置的开关；
通过所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述气体输入装置和所述压力表中的一项或多项，调节所述气体样品腔内的静态探测环境。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述气体样品腔内探测环境包括动态探测环境，所述气体输入装置包括氮气输入装置和目标气体输入装置；
所述通过所述气体输入装置向所述气体样品腔内输入气体，通过所述气体输入装置、所述气体输出装置、所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪中的一项或多项，调节输入气体的所述气体样品腔内的探测环境，包括：
打开所述氮气输入装置的开关，向所述气体样品腔内输入氮气；
打开所述气体输出装置的开关，使通过所述气体样品腔的气体流动；
打开所述目标气体输入装置的开关，向所述气体样品腔内输入目标气体；
通过所述湿度调节装置、所述温度调节装置、所述气体输入装置、所述压力表和所述微型风速风向检测仪中的一项或多项，调节所述气体样品腔内的动态探测环境。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述湿度调节装置包括水蒸气输入装置、杂质滤除装置和湿度显示装置；
通过所述湿度调节装置调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述水蒸气输入装置的开关，控制水蒸气的输入量；
打开所述杂质滤除装置的开关，滤除多余杂质气体后将过滤后的水蒸气输入所述气体样品腔内；
打开所述湿度显示装置的开关，读取所述气体样品腔内的湿度值；
根据所述湿度值，调节所述水蒸气的输入量，得到探测所需的气体样品腔内目标湿度值及对应的湿度环境。
9.根据权利要求5-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述温度调节装置包括加热器贴片和贴片式温度计；
通过所述温度调节装置调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述加热器贴片的开关，加热所述气体样品腔内的气体；
打开所述贴片式温度计的开关，读取所述气体样品腔内的温度值；
根据所述温度值，调节加热器贴片，得到探测所需的气体样品腔内目标温度值及对应的温度环境。
10.根据权利要求5-7任意一项所述的方法，其特征在于，通过所述气体输入装置和所述压力表调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述气体输入装置的开关，控制气体的输入量；
打开所述压力表的开关，读取所述气体样品腔内的压力值；
根据所述压力值，调节所述气体的输入量，得到探测所需的气体样品腔内目标压力值及对应的压力环境。
11.根据权利要求5-7任意一项所述的方法，其特征在于，通过所述目标气体输入装置调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述目标气体输入装置的开关，控制目标气体的输入量；
根据所述目标气体的输入量和所述气体样品腔的体积，计算所述气体样品腔内气体的浓度值；
根据所述浓度值，调节所述目标气体的输入量，得到探测所需的气体样品腔内气体的目标浓度值及对应的浓度环境。
12.根据权利要求5或7所述的方法，其特征在于，通过所述气体输入装置和所述微型风速风向检测仪调节所述气体样品腔内探测环境的步骤包括：
打开所述气体输入装置的开关，控制气体的输入速度；
打开所述微型风速风向检测仪的开关，读取所述气体样品腔内气体的流速值；
根据所述流速值，调节所述气体的输入速度，得到探测所需的所述气体样品腔内气体的目标流速值及对应的流速环境。
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