CN114136911A - 一种兼顾量程与分辨率的气体传感器及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了红外传感器技术领域中的一种兼顾量程与分辨率的气体传感器及其实现方法，该气体传感器中，光路系统包括气室骨架及位于气室骨架内的光源组件、分光件及至少两个探测器，光源组件发出的光束经由分光件分光，分光后的光束分别入射至不同的探测器，形成不同光程长度的光路，每个探测器分别接收对应光程光路的光信号，电路控制处理系统用于采集每个探测器的光电转化结果，通过测量光功率的变化量，分别计算不同长度光程的光路对应的气体浓度测量结果。本发明通过长光程光路对应的探测器实现了气体浓度高灵敏度的检测，通过短光程光路对应的探测器实现了气体浓度的大量程检测，进而实现了气体传感器兼顾了大量程与高灵敏度的检测需求。

Description

一种兼顾量程与分辨率的气体传感器及实现方法

技术领域

本发明涉及红外传感器技术领域，具体的说，是涉及一种兼顾量程与分辨率的气体传感器及实现方法。

背景技术

红外气体传感器具有响应速度快、测量精度高、抗干扰能力强、使用寿命长等优点，且其不会出现有害气体中毒、老化等现象，在气体传感器领域具有重要市场应用前景。红外气体传感器的工作原理是利用气体分子固有的振动、转动频率而对特定波长的红外光信号具有吸收作用，且光吸收强度与气体分子浓度的关系满足朗伯-比尔定律。因此，通过探测与气体分子相互作用后特定波长光吸收强度的变化，即可实现对特定气体浓度的精确检测。

气体浓度测量量程和测量灵敏度是红外器气体传感器的两个重要特征参量指标。根据朗伯比尔定律，光吸收强度与气体分子的浓度和光吸收光程长度相关。在固定光程长度条件下，随着气体分子浓度的增大，光吸收强度逐渐增大。然而，当气体浓度达增大到一定限度后，光吸收强度逐渐不再随浓度变化，达到光吸收饱和状态，从而极大的限制了气体浓度的测量量程。通过缩短光程长度，可降低光与气体的作用距离，即降低相同气体浓度的光吸收强度，可提高光吸收饱和浓度，从而提高了气体浓度测量量程。但是，缩短光程将同时降低单位气体浓度的光吸收强度，即导致传感器的测量灵敏度降低。

综上所述，红外气体传感器的测量量程和测量灵敏度与传感器的光程长度密切相关，且测量量程与测量灵敏度是一对相反的特征参量。大量程传感器将导致低灵敏度，而高灵敏度往往仅适应于小量程传感器。因此，需要开发一种能够同时兼顾大量程和高灵敏度的红外气体传感器。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种兼顾量程与分辨率的气体传感器及实现方法，可以解决现有红外气体传感器面临的无法兼顾大量程与高分辨率的缺陷，提高了红外气体传感器的性能。

本发明技术方案如下所述：

一方面，一种兼顾量程与分辨率的气体传感器，包括光路系统、电路控制处理系统，其特征在于，

所述光路系统包括气室骨架及位于所述气室骨架内的光源组件、分光件及至少两个探测器，所述光源组件发出的光束经由所述分光件分光，分光后的光束分别入射至不同的探测器，形成不同光程长度的光路；

所述电路控制处理系统用于采集每个所述探测器的光电转化结果，通过测量光功率的变化量，分别计算不同长度光程的光路对应的气体浓度测量结果。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述分光件位于所述气室骨架的侧壁上，通过调整所述分光件的位置调节不同光路的光程的光程长度。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述气室骨架的侧壁设有气孔，待测气体由所述气孔进入所述气室骨架的气室内。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述光源组件包括光源和位于所述光源外侧的聚光杯，所述光源发出的光束由所述聚光杯准直后射出。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述探测器包括第一探测器和第二探测器，所述光源组件发出的光束经由所述分光件分光，一部分光束经反射壁反射至所述第一探测器处，并构成长光程光路，另一部分光束直接入射至所述第二探测器处，并构成短光程光路。

进一步的，所述反射壁为曲面反射镜，入射至所述曲面反射镜的光束反射并聚焦至所述第一探测器处。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述分光件分光后的各束光的光功率使得每个所述探测器接收的光电转化信号强度相等。

另一方面，一种兼顾量程与分辨率的气体传感器的实现方法，其特征在于，每个探测器分别接收对应光程光路的光信号，待测气体的分子进入气室后同时与不同光路的光束相互作用；电路控制处理系统采集每个所述探测器的光电转化结果，通过测量光功率的变化量，分别计算不同光程长度的光路对应的气体浓度测量结果。

根据上述方案的本发明，其特征在于，分别比较不同光程长度的光路的气体灵敏度，设定相邻光程长度的光路测量气体浓度的临界浓度，将气体传感器的气体浓度探测总区间分为不同的浓度区间。

进一步的，在气体传感器输出最终测量浓度值的过程中：

按照光程长度递减的顺序，先计算第一光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

当其测量值小于或等于第一光程长度光路与第二光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，当其测量值大于第一光程长度光路与第二光程长度光路之间的临界浓度时，计算第二光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

若其测量值小于或等于第二光程长度光路与第三光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，若其测量值大于第二光程长度光路与第三光程长度光路之间的临界浓度时，计算第三光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

以此类推，直至输出最终的测量浓度值；

或，按照光程长度递增的顺序，先计算第n光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

当其测量值大于或等于第n光程长度光路与第n-1光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，当其测量值小于第n光程长度光路与第n-1光程长度光路之间的临界浓度时，计算第n-1光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

若其测量值大于或等于第n-1光程长度光路与第n-2光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，若其测量值小于第n-1光程长度光路与第n-2光程长度光路之间的临界浓度时，计算第n-2光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

以此类推，直至输出最终的测量浓度值。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明提出了复合光程气室结构的传感器，通过气室的不同的光程长度满足了大量程、高分辨率气体浓度的检测要求，即通过长光程光路对应的探测器实现了气体浓度高灵敏度的检测，通过短光程光路对应的探测器实现了气体浓度的大量程检测，进而实现了气体传感器兼顾了大量程与高灵敏度的检测需求；另外，本发明将长光程和短光程集成于一个气室骨架内，构成复合腔长气室结构，使得整个气体传感器集成度更高，避免多个传感器的应用，节省了产品的对应成本，同时降低了产品占用的空间，在具有大量程高分辨率要求的高精度气体分析仪领域具有广泛应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明实施例一的结构示意图；

图3为本发明实施例一的光路图；

图4为本发明实施例二的结构示意图；

图5为本发明实施例二的光路图；

图6为本发明一具体实施例中气体浓度相应曲线图；

图7为本发明一具体实施例中气体浓度灵敏度曲线图。

在图中，各个附图标号为：

10-光源组件；

11-光源；12-聚光杯；

20-分光件；

30-反射壁；

41-第一探测器；42-第二探测器；

50-气室骨架；

51-通气孔；52-进气孔；53-出气孔。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1至图7所示，本发明提供了一种兼顾量程与分辨率的气体传感器及该气体传感器的现方法，可以实现多光路光程的气体检测，进而使得整个气体传感器兼顾了大量程与高灵敏度的检测需求，实现不同光程气室对相同待测气体浓度的同步测量。

如图1所示，一种兼顾量程与分辨率的气体传感器，包括电路控制处理系统、光路系统，其中：电路控制系统用于驱动光路系统实现气体浓度检测，并接收气体浓度的检测结果，根据检测结果确定最终需要输出的检测数据；光路系统用于发出红外光，并且接收与气体分析相互作用后的光，通过对光信号的分析得到气体浓度的检测结果。

本发明在实现多光路光程的气体检测的过程中，光路系统包括了光源组件10、分光件20及多个（至少两个）探测器，其光源组件10用于发出红外光，探测器用于接收与气体分析相互作后的光束。具体的，光源组件发出的光束经由分光件20分光，分光后的光束分别入射至不同的探测器，形成不同光程长度的光路。

在本实施例中，探测器包括第一探测器41和第二探测器42，光源组件10发出的光束分别入射至第一探测器41和第二探测器42，且光源组件10入射至第一探测器41的光程大于光源组件10入射至第二探测器42的光程。通过第一探测器41实现了长光程光路对气体浓度的检测，通过第二探测器42实现了短光程光路对气体浓度的检测。

本实施例中的光路系统还包括反射壁30，光源组件10发出的光束A经由分光件20分光，一部分光束经由反射壁30反射后射入第一探测器41（光源组件10-反射壁30-第一探测器41形成的长光程光路（即图中A-A1-B1）），另一部分光束由分光件20分光后直接入射至第二探测器42（光源组件10-分光板20-第二探测器42形成的短光程光路（即图中A- B2））。通过分光件20可以实现同一光源组件10发出的光束在同一气室内同时形成长光程光路和短光程光路。

本发明中，分光件20分光后的各束光的光功率，使得每个探测器接收的光电转化信号强度相等（本实施例中的第一探测器41和第二探测器42的光电转化信号相同），保证测量结果更加精准。在其他实施例中，分光件20分光后的光束能量可为其他比例，可根据具体需要进行合理设置，此处不做详细限定。

本实施例中的分光件20为斜面反光板，光源组件10发出的光束被斜面反光板部分阻挡，使得光源组件10发出的光束未被阻挡的部分可入射至反射壁30处，被反射壁30反射后入射至第一探测器41，构成长光程光路；光源组件10发出的光束被阻挡的部分经由斜面反光板反射后直接入射至第二探测器42，构成短光程光路。

优选的，反射壁30为曲面反射镜，入射至曲面反射镜的光束反射并聚焦至第一探测器41处。通过曲面反射镜可以对光束进行聚焦，减少了光束能量的损耗，保证光能源的充分利用。

光路系统还包括气室骨架50，光源组件10、探测器、分光件20和反射壁30等结构均位于气室骨架50内的，气室骨架50提供整个气体传感器的腔室环境，并提供硬件支撑基础。本发明为了节省气体传感器占用的空间，整个产品为长条形设计，即：光源组件10位于气室骨架50的端部，反射壁30位于与光源组件10相对的一端；第一探测器41位于光源组件10的一端（即位于与反射壁30相对的一端），第二探测器42位于气室骨架50的侧壁（即位于光源组件10的侧面），且分光件20位于与第二探测器42相对一侧的气室骨架50的侧壁上。

气室骨架50的侧壁设有气孔，待测气体由气孔进入气室骨架50的腔室内。如图2、图3所示，在一个具体实施例中，气孔为分布于气室骨架50侧面的通气孔51，该通气孔51均匀分布于气室骨架50的侧壁上，使得外界气体能够充分进入（自由扩散）腔室内。如图4、图5所示，在另一个具体实施例中，气孔包括设于气室骨架50侧壁的进气孔52和出气孔53，进气孔52或出气孔53与气泵连通，通过泵吸作用使得外界的气体能够顺利进入腔室内，实现气体的快速检测。

优选的，光源组件10包括光源11和位于光源11外侧的聚光杯12，光源11发出的光束（红外光）由聚光杯12准直后射出，可以使得光源11的光束充分发射至分光板20、反射壁30处，光能利用率更高。

优选的，分光件20位于气室骨架50的侧壁上，通过调整分光件20的位置调节不同光路的光程的光程长度。在上述两个实施例中，分光件20位于光源组件10和反射壁30之间的气室骨架50上，且其分光面斜侧朝向光源组件10，使得光源组件10发出的光束可以反射至第二探测器42。分光件20的具体位置和倾斜角度可以根据不同气体传感器对于光程的要求进行选择和设置，此处不做详细描述。

反射壁30位于与光源组件10相对的一侧。在一个实施例中，气室骨架50直接制作成型并形成反射壁30，此时反射壁30位于与光源组件10相对的气室骨架50的内壁；在另一个实施例中，气室骨架50和反射壁30为两个单独的部件，分别成型后连接在一起形成光学气室的整体，本实施例的结构可以使得该光学气室制作工艺更为简单。

在加工过程中，可在气室骨架50上开设与光源组件10、第一探测器41、第二探测器42、分光板20对应的孔洞，将光源组件10、第一探测器41、第二探测器42及分光板20插入对应的孔洞后进行固定（如焊锡、贴胶等），实现了气室骨架的一体化设计，且降低了各个器件的加工难度。

本发明中，电路控制处理系统用于采集每个探测器的光电转化结果，通过测量光功率的变化量，分别计算不同长度光程的光路对应的气体浓度测量结果。在上述实施例中，电路控制处理系统用于采集第一探测器41和第二探测器42的光电转化输出信号，并分别计算与第一探测器41对应的长光程光路的气体浓度测量结果、与第二探测器42对应的短光程光路的气体浓度测量结果。第一探测器41测量长光程光路的光功率变化量，具有与气体的高作用效率，实现高灵敏度测量；第二探测器42测量短光程光路的光功率变化量，具有低吸收饱和度，实现大量程测量。本发明的气体传感器同步综合分析双光程的气体浓度测量数据，即同时实现大量程和高灵敏度气体浓度探测。

因此，本发明提供了一种兼顾量程与分辨率的气体传感器的实现方法，每个探测器分别接收对应光程光路的光信号，待测气体分子进入气室后，同时与各路光相互作用；电路控制处理系统采集每个探测器的光电转化结果，通过测量光功率的变化量，分别计算不同光程长度的光路对应的气体浓度测量结果。

通过对不同气体浓度进行标定测量，分别比较不同光程长度的光路的气体灵敏度，设定相邻光程长度的光路测量气体浓度的临界浓度，将气体传感器的气体浓度探测总区间分为不同的浓度区间。

具体的，将相邻两光程长度的光路中，长光程光路气体灵敏度与短光程光路气体灵敏度相等时对应的气体浓度值设定为临界浓度，并根据多个（n-1个）不同的临界浓度，将气体浓度探测总区间划分为n个不同浓度区间，其中n为探测器个数，也为不同光程长度光路的条数。

本发明将通过设定的临界浓度将气体浓度检测范围分为多个区间后，根据气体探测的结果输出最终测量浓度值。在气体传感器输出最终测量浓度值的过程中，可以按照光程长度的递减顺序进行数据处理，也可以按照光程长度的递增顺序进行数据处理。

（1）按照光程长度递减的顺序（第一光程长度<第二光程长度<第三光程长度<……<第n光程长度）：

先计算第一个探测器对应的第一光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

当第一个探测器的测量值（测量气体浓度值）小于或等于第一光程长度光路与第二光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，当其测量值（测量气体浓度值）大于第一光程长度光路与第二光程长度光路之间的临界浓度时，计算第二个探测器对应的第二光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

若第二个探测器的测量值（测量气体浓度值）小于或等于第二光程长度光路与第三光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，若其测量值（测量气体浓度值）大于第二光程长度光路与第三光程长度光路之间的临界浓度时，计算第三个探测器对应的第三光程长度的光路得到的测量气体浓度值……，

以此类推，直至输出最终的测量浓度值；

（2）按照光程长度递增的顺序（第n光程长度>第n-1光程长度>第n-2光程长度>……>第1光程长度）：

先计算第n个探测器对应的第n光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

当第n个探测器的测量值（测量气体浓度值）大于或等于第n光程长度光路与第n-1光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，当其测量值（测量气体浓度值）小于第n光程长度光路与第n-1光程长度光路之间的临界浓度时，计算第n-1个探测器对应的第n-1光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

若第n-1个探测器的测量值（测量气体浓度值）大于或等于第n-1光程长度光路与第n-2光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，若其测量值（测量气体浓度值）小于第n-1光程长度光路与第n-2光程长度光路之间的临界浓度时，计算第n-2个探测器对应的第n-2光程长度的光路得到的测量气体浓度值……，

以此类推，直至输出最终的测量浓度值。

在上述两个实施例中，仅存在与长光程光路对应的第一探测器、与短光程光路对应的第二探测器。此时，气体传感器输出最终测量浓度值的过程中：

首先计算长光程光路测量气体浓度值，当测量值小于或等于临界浓度值，则将该浓度值作为最终结果并输出、显示；当测量值大于临界浓度值，则重新计算短光程光路测量气体浓度值，并输出、显示。

本发明的兼顾量程与分辨率的气体传感器的实现方法还包括设定范围值的过程，即在出厂前通过标定分别获取该气体传感器内每个探测器输出结果的范围区间：获取与不同光程对应的探测器的气体浓度值的检测结果，并对该结果求导后得到气体检测灵敏度随浓度变化曲线；以气体检测灵敏度随浓度变化曲线中相邻两光程对应曲线的交叉点为临界点，得到不同光程对应的探测器气体浓度范围值。

以图3或图5所示的两个探测器的产品结构为例，如该两个实施例中，“光源组件10-反射壁30-第一探测器41”的长光路中，光程长度为8cm，“光源组件10-分光板20-第二探测器42” 的长光路中，光程长度为1cm。

如图6所示，气体（CO₂-二氧化碳）浓度从0逐渐增加到20000ppm的过程中，两路不同光程长度光路的光功率变化情况，通过分别进行曲线拟合标定，即可分别通过光功率变化量计算出气体浓度值。从曲线可以看出，第一探测器41探测长光程光路的光功率变化，光功率随着气体浓度的增加而降低，并逐渐趋于饱和；第二探测器42探测短光程光路的光功率变化，光功率随气体浓度增加而下降，下降幅度小于长光程光路的光功率变化，且未达到饱和状态。

如图7所示，对图6中的数据求导后得到二氧化碳测量灵敏度随浓度变化情况曲线，两条曲线焦点出对应的气体浓度约为10000ppm，即为临界浓度。当气体浓度小于10000ppm时，长光程光路测量二氧化碳灵敏度较高，说明在低浓度下长光程光路可实现高灵敏度的气体浓度测量；而当气体浓度高于10000ppm后，短光程光路测量灵敏度较高，说明长光程光路测量浓度趋于饱和，短光程光路测量精度未受到影响，实现大量程测量。

因此，低于或等于临界点浓度，通过长光程光路探测器（即第一探测器41）的数据计算测量结果；高于临界点浓度，通过短光程光路探测器（即第二探测器42）的数据计算测量结果。

也就是说，第一探测器41的选值浓度值（范围区间）为0-10000ppm，第二探测器42的选值浓度值（范围区间）为10000ppm以上。当进行气体浓度探测时，第一探测器和第二探测器分别获取对应的光功率值，并计算得到对应的浓度值；电路控制处理系统判断该浓度值位于0-10000ppm区间还是10000ppm以上的区间，若为0-10000ppm区间则输出第一探测器的探测结果（实现高灵敏度测量），若为10000ppm以上的区间则输出第二探测器的探测结果（实现大量程测量），使得该气体传感器面临不同浓度的待测气体时，可以实现大量程与高分辨率的探测。

图6、图7所示实施例对应两个光程长度的实例，若适用于三个或三个以上光程长度的实例时，每个探测器会设计地址供软件查询调用，每个探测器对应的光路均可以计算出气体浓度值，且根据腔长的响应特性，逐个计算相邻两个腔长对应的灵敏度相同的临界浓度点。

以三个光程长度为例，三个光程长度对应的腔长分别为探测器A对应腔长A、探测器B对应腔长B、探测器C对应腔长C，腔长A与腔长B计算得到的临界浓度为临界浓度1，腔长B与腔长C计算得到的临界浓度为临界浓度2，则临界浓度1与临界浓度2将待测气体的浓度测量区间分为高、中、低三个区间。输出最终测量浓度值的过程中，高区间对应探测器A的输出结果，中区间对应探测器B的输出结果，低区间对应探测器C的输出结果。

例如，探测器A（即腔长A）与探测器B（腔长B）的临界浓度为5000ppm，探测器B（即腔长B）与探测器C（腔长C）的临界浓度为20000ppm，则5000ppm和20000ppm将整个测量区间划分为“0-5000ppm”、“5000ppm-20000ppm”、“20000ppm-50000ppm”三个区间。当探测浓度位于区间0-5000ppm时，输出探测器A的探测结果；当探测浓度位于区间5000ppm-20000ppm时，输出探测器B的探测结果；当探测浓度位于区间20000ppm-50000ppm时，输出探测器C的探测结果。

本发明传感器结构可以通过分光板进行分光，形成多光路的复合气室结构，实现不同光程长度气室对相同待测气体浓度的同步测量，并通过对浓度值的选择性输出使得气体传感器达到大量程和高灵敏测量目标。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种兼顾量程与分辨率的气体传感器，包括光路系统、电路控制处理系统，其特征在于，

所述光路系统包括气室骨架及位于所述气室骨架内的光源组件、分光件及至少两个探测器，所述光源组件发出的光束经由所述分光件分光，分光后的光束分别入射至不同的探测器，形成不同光程长度的光路；

所述电路控制处理系统用于采集每个所述探测器的光电转化结果，通过测量光功率的变化量，分别计算不同长度光程的光路对应的气体浓度测量结果。

2.根据权利要求1所述的兼顾量程与分辨率的气体传感器，其特征在于，所述分光件位于所述气室骨架的侧壁上，通过调整所述分光件的位置调节不同光路的光程的光程长度。

3.根据权利要求1所述的兼顾量程与分辨率的气体传感器，其特征在于，所述气室骨架的侧壁设有气孔，待测气体由所述气孔进入所述气室骨架的气室内。

4.根据权利要求1所述的兼顾量程与分辨率的气体传感器，其特征在于，所述光源组件包括光源和位于所述光源外侧的聚光杯，所述光源发出的光束由所述聚光杯准直后射出。

5.根据权利要求1所述的兼顾量程与分辨率的气体传感器，其特征在于，所述探测器包括第一探测器和第二探测器，所述光源组件发出的光束经由所述分光件分光，一部分光束经反射壁反射至所述第一探测器处，并构成长光程光路，另一部分光束直接入射至所述第二探测器处，并构成短光程光路。

6.根据权利要求5所述的兼顾量程与分辨率的气体传感器，其特征在于，所述反射壁为曲面反射镜，入射至所述曲面反射镜的光束反射并聚焦至所述第一探测器处。

7.根据权利要求1所述的兼顾量程与分辨率的气体传感器，其特征在于，所述分光件分光后的各束光的光功率使得每个所述探测器接收的光电转化信号强度相等。

8.一种兼顾量程与分辨率的气体传感器的实现方法，其特征在于，每个探测器分别接收对应光程光路的光信号，待测气体的分子进入气室后同时与不同光路的光束相互作用；电路控制处理系统采集每个所述探测器的光电转化结果，通过测量光功率的变化量，分别计算不同光程长度的光路对应的气体浓度测量结果。

9.根据权利要求8所述的兼顾量程与分辨率的气体传感器的实现方法，其特征在于，分别比较不同光程长度的光路的气体灵敏度，设定相邻光程长度的光路测量气体浓度的临界浓度，将气体传感器的气体浓度探测总区间分为不同的浓度区间。

10.根据权利要求9所述的兼顾量程与分辨率的气体传感器的实现方法，其特征在于，在气体传感器输出最终测量浓度值的过程中：

按照光程长度递减的顺序，先计算第一光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

当其测量值小于或等于第一光程长度光路与第二光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，当其测量值大于第一光程长度光路与第二光程长度光路之间的临界浓度时，计算第二光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

若其测量值小于或等于第二光程长度光路与第三光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，若其测量值大于第二光程长度光路与第三光程长度光路之间的临界浓度时，计算第三光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

以此类推，直至输出最终的测量浓度值；

或，按照光程长度递增的顺序，先计算第n光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

当其测量值大于或等于第n光程长度光路与第n-1光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，当其测量值小于第n光程长度光路与第n-1光程长度光路之间的临界浓度时，计算第n-1光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

若其测量值大于或等于第n-1光程长度光路与第n-2光程长度光路之间的临界浓度时，输出当前测量浓度值，若其测量值小于第n-1光程长度光路与第n-2光程长度光路之间的临界浓度时，计算第n-2光程长度的光路得到的测量气体浓度值，

以此类推，直至输出最终的测量浓度值。

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