CN114384059B - 一种气体检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种气体检测装置和方法，所述装置包括光学谐振腔、光谱仪、拉曼滤光片、窄带滤光片、光电探测器、芯片和可移动式的反射镜，其中，光学谐振腔之间设有待检测气体，当所述反射镜从光谱仪与光学谐振腔之间移开时，通过拉曼散射的方式能够确定待检测气体的组分，当反射镜位于光谱仪与所述光学谐振腔之间时，且当所述待检测气体包括至少两种组分时，根据所述光电探测数据能够确定待检测气体的每种组分的浓度，整个过程无需转移待检测气体，极大提高气体检测的效率，而且，避免了在转移待检测气体时所造成待检测气体的污染的风险，保证检测结果的准确度，且测试过程简单。

Description

一种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，尤其涉及一种气体检测装置和方法。

背景技术

现有检测气体的技术，比较具有代表性的有气相色谱(Gas Chromatography,GC)，是一种分离技术，利用物质的沸点、极性及吸附的差异性来实现混合物的分离。它是以气体作为流动相的一种色谱，可分离和分析复杂的多组分混合物，但是它不适用于高沸点、难挥发、热不稳定物质的分析，而且分析周期较长，现在维护工作量大且测量过程复杂。

光腔衰荡光谱(CRDS)技术能够获取待检测气体的浓度信息，但不能检测未知的多组分的待检测气体，需要将待检测气体转移到其它设备进行组分检测，降低了气体检测的效率，而且，在将待检测气体转移到其它设备进行组分检测时，可能会造成待检测气体的污染，不能保证检测结果的准确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种气体检测装置和方法。

本发明的一种气体检测装置的技术方案如下：

包括光学谐振腔、光谱仪、拉曼滤光片、窄带滤光片、光电探测器、芯片和可移动式的反射镜，其中，所述光学谐振腔之间设有待检测气体，所述光谱仪、拉曼滤光片、所述反射镜和所述光学谐振腔依次排列设置，所述窄带滤光片和所述光电探测器依次排列设置；

当第一激光射至所述待检测气体时，所述反射镜将所述光学谐振腔射出的第一出射光反射至所述窄带滤光片，所述窄带滤光片对所述第一出射光进行滤光后，得到衰减后的第一激光，所述光电探测器接收所述衰减后的第一激光，生成光电探测数据，并将所述光电探测数据发送至所述芯片；

当所述反射镜从所述光谱仪与所述光学谐振腔之间移开时，且当用于激发所述待检测气体进行拉曼散射的第二激光射至所述待检测气体时，所述光学谐振腔射出的第二出射光射至所述拉曼滤光片，当所述拉曼滤光片对所述第二出射光进行滤光后，得到所述待检测气体对应的放大后的拉曼散射光时，将所述放大后的拉曼散射光射至所述光谱仪，所述光谱仪根据所述放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱，并将所述拉曼光谱发送至所述芯片；

所述芯片用于：根据所述拉曼光谱确定所述待检测气体的组分；

所述芯片还用于：当所述待检测气体包括至少两种组分时，根据所述光电探测数据确定所述待检测气体的每种组分的浓度。

本发明的一种气体检测装置的有益效果如下：

当反射镜从光谱仪与光学谐振腔之间移开时，通过拉曼散射的方式能够确定待检测气体的组分，当反射镜位于光谱仪与光学谐振腔之间时，且当待检测气体包括至少两种组分时，根据光电探测数据能够确定待检测气体的每种组分的浓度，整个过程无需转移待检测气体，极大提高气体检测的效率，而且，避免了在转移待检测气体时所造成待检测气体的污染的风险，保证检测结果的准确度，且测试过程简单。

在上述方案的基础上，本发明的一种气体检测装置还可以做如下改进。

进一步，所述光学谐振腔为法布里-珀罗谐振腔、方形镜共焦腔或圆形镜共焦腔。

进一步，还包括激光器和准直系统，所述激光器发出第一原始激光并射至准直系统，所述准直系统对所述第一原始激光进行准直，生成所述第一激光。

进一步，所述激光器还发出第二原始激光，所述准直系统对所述第二原始激光进行准直，生成所述第二激光。

进一步，还包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述光谱仪、第一凸透镜、拉曼滤光片、第二凸透镜、所述反射镜和所述光学谐振腔依次排列设置。

进一步，所述芯片通过控制电机，驱动所述反射镜发生移动。

进一步，还包括会聚透镜，所述反射镜将所述光学谐振腔射出的第一出射光反射至所述会聚透镜后，射至射至所述光电探测器。

进一步，所述第一激光和所述第二激光相同。

本发明的一种气体检测方法的技术方案如下：

采用上述任一项所述的一种气体检测装置，方法包括：

当所述反射镜从所述光谱仪与所述光学谐振腔之间移开时，且当用于激发所述待检测气体进行拉曼散射的第二激光射至所述待检测气体时，所述光学谐振腔射出的第二出射光射至所述拉曼滤光片，当所述拉曼滤光片对所述第二出射光进行滤光后，得到所述待检测气体对应的放大后的拉曼散射光时，将所述放大后的拉曼散射光射至所述光谱仪，所述光谱仪根据所述放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱，并将所述拉曼光谱发送至所述芯片；

当第一激光射至所述待检测气体时，所述反射镜将所述光学谐振腔射出的第一出射光反射至所述窄带滤光片，所述窄带滤光片对所述第一出射光进行滤光后，得到衰减后的第一激光，所述光电探测器接收所述衰减后的第一激光，生成光电探测数据，并将所述光电探测数据发送至所述芯片；

所述芯片根据所述拉曼光谱确定所述待检测气体的组分，当所述待检测气体包括至少两种组分时，根据所述光电探测数据确定所述待检测气体的每种组分的浓度。

本发明的一种气体检测方法的有益效果如下：

当反射镜从光谱仪与光学谐振腔之间移开时，通过拉曼散射的方式能够确定待检测气体的组分，当反射镜位于光谱仪与光学谐振腔之间时，且当待检测气体包括至少两种组分时，根据光电探测数据能够确定待检测气体的每种组分的浓度，整个过程无需转移待检测气体，极大提高气体检测的效率，而且，避免了在转移待检测气体时所造成待检测气体的污染的风险，保证检测结果的准确度，且测试过程简单。

附图说明

图1为本发明实施例的一种气体检测装置的结构示意图之一；

图2为本发明实施例的一种气体检测装置的结构示意图之二；

图3为本发明实施例的一种气体检测装置的结构示意图之三；

图4为本发明实施例的一种气体检测方法的流程示意图之一；

图5为本发明实施例的一种气体检测方法的流程示意图之二；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、光谱仪；2、拉曼滤光片；3、光电探测器；4、芯片；5、反射镜；6、待检测气体；7、第一反射镜；8、第二反射镜；9、第三凸透镜；10、激光器；11、第一凸透镜；12、第二凸透镜；13、窄带滤光片；14、第四凸透镜，15、电机。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例的一种气体检测装置，包括光学谐振腔、光谱仪1、拉曼滤光片2、窄带滤光片13、光电探测器3、芯片4和可移动式的反射镜5，其中，光学谐振腔之间设有待检测气体6，光谱仪1、拉曼滤光片2、反射镜5和光学谐振腔依次排列设置，窄带滤光片13和光电探测器3依次排列设置；

当第一激光射至待检测气体6时，反射镜5将光学谐振腔射出的第一出射光反射至窄带滤光片13，窄带滤光片13对第一出射光进行滤光后，得到衰减后的第一激光，光电探测器3接收衰减后的第一激光，生成光电探测数据，并将光电探测数据发送至芯片4；

当反射镜5从光谱仪1与光学谐振腔之间移开时，且当用于激发待检测气体6进行拉曼散射的第二激光射至待检测气体6时，光学谐振腔射出的第二出射光射至拉曼滤光片2，当拉曼滤光片2对第二出射光进行滤光后，得到待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光时，将放大后的拉曼散射光射至光谱仪1，光谱仪1根据放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱，并将拉曼光谱发送至芯片4；

芯片4用于：根据拉曼光谱确定待检测气体6的组分；

芯片4还用于：当待检测气体6包括至少两种组分时，根据光电探测数据确定待检测气体的每种组分的浓度，其中，组分指氮气、氧气、二氧化碳、氢气、酒精蒸气等。

在另外一个实施例中，当拉曼光谱确定待检测气体只有一种组分时，可通过如下方式确定该单一组分的浓度，具体地：

1)根据拉曼光谱确定该单一组分，根据光电探测数据确定待检测气体的该单一组分的浓度；

2)根据光电探测数据确定该单一组分，并根据光电探测数据确定该单一组分的浓度的浓度。

其中，第二出射光具体为：第二激光射至光学谐振腔内时，由于待检测气体6的分子的移动，第二激光会在光学谐振腔内来回反射，散射面积大大增加，会多次激发待检测气体6产生拉曼散射光，相比于第二激光一次性激发待检测气体6所产生的拉曼散射光更强，因此，得到放大后的拉曼散射光，这样能够产生更强的拉曼信号，更便于查看数据的细节，能更准确的确定待检测气体6的组分，由于第二激光会在光学谐振腔内来回反射，也会激发待检测气体6产生荧光和磷光等干扰光，此时，第二出射光中包括：待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光、有一定衰减的第一激光以及荧光和磷光等干扰光，拉曼滤光片2过滤掉第一激光、荧光和磷光等干扰光，得到待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光，并将射至光谱仪1。

其中，第一出射光具体为：

1)第一激光射至光学谐振腔内时，若激发待检测气体6发生拉曼散射，则第一出射光中包括：待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光、有一定衰减的第一激光以及荧光和磷光等干扰光，窄带滤光片13过滤掉放大后的拉曼散射光、荧光和磷光等干扰光，得到衰减后的第一激光，衰减后的第一激光射至光电探测器3，光电探测器3生成衰减后的第一激光所对应的光电探测数据；

2)第一激光射至光学谐振腔内时，若激发待检测气体6未发生拉曼散射时，则第一出射光中包括：有一定衰减的第一激光以及荧光和磷光等干扰光，窄带滤光片13过滤掉荧光和磷光等干扰光，得到衰减后的第一激光，衰减后的第一激光射至光电探测器3，光电探测器3生成衰减后的第一激光所对应的光电探测数据；

其中，芯片4通过控制电机15，驱动反射镜5发生移动。或者手动使反射镜5发生移动。

当反射镜5从光谱仪1与光学谐振腔之间移开时，通过拉曼散射的方式能够确定待检测气体6的组分，当反射镜5位于光谱仪1与光学谐振腔之间时，且当待检测气体包括至少两种组分时，根据光电探测数据能够确定待检测气体6的每种组分的浓度，整个过程无需转移待检测气体6，极大提高气体检测的效率，而且，避免了在转移待检测气体时所造成待检测气体6的污染的风险，保证检测结果的准确度，且测试过程简单。

较优地，在上述技术方案中，光学谐振腔为法布里-珀罗谐振腔、方形镜共焦腔或圆形镜共焦腔，其中，法布里-珀罗谐振腔为用两个镀高反膜的反射镜5组成，光学谐振腔还可为平凹腔或对称凹面腔凸面腔等。

较优地，在上述技术方案中，还包括激光器10和准直系统，激光器10发出第一原始激光并射至准直系统，准直系统对第一原始激光进行准直，生成第一激光。

其中，准直系统可为市面上现有的准直系统，准直系统也可为凸透镜。

较优地，在上述技术方案中，激光器10还发出第二原始激光，准直系统对第二原始激光进行准直，生成第二激光。

较优地，在上述技术方案中，还包括第一凸透镜11和第二凸透镜12，光谱仪1、第一凸透镜11、拉曼滤光片2、第二凸透镜12、反射镜5和光学谐振腔依次排列设置，其中，第二凸透镜12和第一凸透镜11的作用分别如下：

第二凸透镜12对第二出射光进行准直，得到准直后的第二出射光，准直后的第二出射光经拉曼滤光片2进行滤光，得到待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光，第一凸透镜11对待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光进行会聚，将会聚后的待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光射至光谱仪1，光谱仪1根据会聚后的待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱。

较优地，在上述技术方案中，还包括会聚透镜，反射镜5将光学谐振腔射出的第一出射光反射至会聚透镜后，射至射至光电探测器3，其中，会聚透镜可为凸透镜。

较优地，在上述技术方案中，第一激光和第二激光相同。

下面通过另外一个实施例，对本申请的一种气体检测装置进行说明，具体地：

包括第一凸透镜11、第二凸透镜12、激光器10、准直系统、光学谐振腔、光谱仪1、拉曼滤光片2、光电探测器3、芯片4、会聚透镜、窄带滤光片13和可移动式的反射镜5，其中，准直系统为凸透镜，记作第三凸透镜9，会聚透镜为凸透镜，记作第四凸透镜14，光学谐振腔为法布里-珀罗谐振腔，由两个镀高反膜的反射镜5组成，分别记作第一反射镜7和第二反射镜8；

其中，光谱仪1、第一凸透镜11、拉曼滤光片2、第二凸透镜12、反射镜5、第一反射镜7、第二反射镜8、第三凸透镜9和激光器10依次排列设置；

其中，在反射镜5的反射方向上依次排列设置窄带滤光片13、会聚透镜和光电探测器3。其中，第一激光和第二激光相同，即激光器10发出第一原始激光与第二原始激光相同，第一出射光和第二出射光相同。以785nm半导体单模激光器10为例进行说明，此时第一原始激光与第二原始激光均为波长为785nm的激光，波长为785nm的激光射至第三凸透镜9，第三凸透镜9对波长为785nm的激光进行准直，生成平行激光，该平行激光即为第一激光和第二激光，平行激光进入由第一反射镜7和第二反射镜8组成的光学谐振腔中，其中，第一反射镜7的反射率略低于第二反射镜8的反射率，第二反射镜8作为平行激光的输入镜，第一反射镜7作为平行激光的输出镜，调整第一反射镜7和第二反射镜8之间的距离，使波长为785nm的激光的频率在第一反射镜7和第二反射镜8之间满足驻波条件，由于待检测气体6的分子的移动，平行激光会在光学谐振腔内来回反射激发待检测气体6，导致散射面积大大增加，对第二激光直接激发待检测气体6所产生的拉曼散射光具有增强效果，此时光学谐振腔的第一反射镜7射出的出射光即第一出射光和第二出射光，包括：待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光和有一定衰减的波长为785nm的激光，那么：

1)确定待检测气体6的组分的过程如下：

芯片4控制电机15，驱动反射镜5从光谱仪1与光学谐振腔之间移开，所形成的的光路结构如图2所示，光学谐振腔的第一反射镜7射出的出射光经第二凸透镜12后射至拉曼滤光片2，拉曼滤光片2将波长为785nm的激光、荧光和磷光等滤除，将放大后的拉曼散射光经第一凸透镜11后射至光谱仪1，光谱仪1根据放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱，并将拉曼光谱发送至芯片4，芯片4根据拉曼光谱确定待检测气体6的组分，由于将拉曼散射光放大，更便于查看数据的细节，能更准确的确定待检测气体6的组分；具体地：

待检测气体6在光学谐振腔内被波长为785nm的激光多次激发产生拉曼散射光，光学谐振腔的第一反射镜7射出的出射光，经第二凸透镜12准直成平行光后再经过拉曼滤光片，该拉曼滤光片是785nm高通，所以波长为785nm激光会被滤除。785nm激光被滤除后的光(拉曼散射光、荧光和磷光)再经会聚透镜耦合进光谱仪1，光谱仪1对光信号进行光谱分析并与数据库匹配获得气体的详细信息。由此确定出待检测气体6的组分。

2)确定待检测气体6的每种组分的浓度的过程如下：

芯片4控制电机15，驱动反射镜5位于光谱仪1与光学谐振腔之间，所形成的光路结构如3所示，该检测过程采用的是光腔衰荡光谱(CRDS)技术，具体地：

波长为785nm的激光在光学谐振腔内来回反射，即在第一反射镜7与第二反射镜8之间来回反射，，每次反射都会被待检测气体6吸收，此时从第一反射镜7即出射镜出射的出射光的衰减速度与待检测气体6的吸收相关，从光学谐振腔出射的出射光被反射镜5反射至窄带滤光片13进行滤光，再由会聚透镜即第四凸透镜14会聚至光电探测器3，考虑到从法布里-珀罗谐振腔透射的激光即出射光的光强在10uW量级，对光电探测器3的响应灵敏度要求较高，装置的振荡时间一般在10us量级，因此采样频率要在10MHz以上，可以选择InGaAS探测器或者光电倍增管(PMT)作为光电探测器3；通过测量透射光的衰减信息就能够获得法布里-珀罗谐振腔内的待测样品的浓度，即：

光电探测器3生成衰减后的波长为785nm的激光所对应的光电探测数据，并将光电探测数据发送至芯片4，当待检测气体6包括至少两种组分时，芯片4根据光电探测数据确定待检测气体6的每种组分的浓度。

其中，芯片4可理解为一个数据处理系统，能够进行逻辑控制和数据处理，逻辑控制指：控制电机15驱动反射镜5移动等，数据处理指根据放大后的拉曼散射光确定待检测气体6的组分，以及根据光电探测数据确定待检测气体6的浓度等。

其中，光腔衰荡光谱(CRDS)技术的原理如下：

理想单色光即上述的波长为785nm的激光射到光学谐振腔的第二反射镜8时，一部分被第二反射镜8的镜面直接反射，另一部分光经透射进入光学谐振腔，腔内能量开始累积，而光学谐振腔内的光也有一部分从第一反射镜7透射出去。要使波长为785nm的激光进入光学谐振腔形成稳定光场，需要移动压电陶瓷扫描腔长或调谐光源扫描频率，以实现入射光即波长为785nm的激光与光学谐振腔的谐振，具体指：是指波长为785nm的激光在第一反射镜7和第二反射镜8之间来回反射形成了稳定的光场分布。放置在第一反射镜7的外侧的光电探测器3检测随时间变化的腔透射光信号，并由数据采集卡(如示波器)记录，当腔内积聚的光强达到设定的阈值时，停止扫描并关断激光器10，就可以记录腔内残留的光在有和没有样品时离开光学谐振腔的指数衰减速率(称为腔衰荡时间)，腔透射光强度与腔内光强度成正比，而空腔和填充有待测物质腔的腔衰荡时间的差异与痕量气体种类及吸收系数的绝对值有关，因此，可以直接用于计算物质的浓度而无需二次标定。

腔衰荡时间的测量与透射光强度的测量相比更精确也更容易，此外，腔衰荡时间的测量度激光强度波动不敏感，该优点显著简化了用于痕量气体检测的传感器的设计。当腔内没有吸收介质时，腔内的光强衰减速率完全取决于第一反射镜7和第二反射镜8的的反射率和第一反射镜7和第二反射镜8之间的5之间的光程长度；当腔内引入具有尖锐吸收线的吸收介质时，腔内介质的吸收产生额外的光能损失，衰荡时间减小，在低吸收介质浓度的情况下，离开腔体的光仍然呈指数衰减，腔内光子的寿命与腔损耗便有了联系，分别测量腔内有无介质时的腔透射光信号，对其进行e指数拟合和简单计算，通过对比光强衰减速率就可以获得腔内目标介质的浓度信息。

如图4所示，本发明的一种气体监测方法，采用上述任一项的一种气体检测装置，方法包括：

S1、获取拉曼光谱，具体地：

当反射镜5从光谱仪1与光学谐振腔之间移开时，且当用于激发待检测气体6进行拉曼散射的第二激光射至待检测气体6时，光学谐振腔射出的第二出射光射至拉曼滤光片2，当拉曼滤光片2对第二出射光进行滤光后，得到待检测气体5对应的放大后的拉曼散射光时，将放大后的拉曼散射光射至光谱仪1，光谱仪1根据放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱，并将拉曼光谱发送至芯片4；

S2、获取光电探测数据，具体地：

当第一激光射至待检测气体6时，反射镜5将光学谐振腔射出的第一出射光反射至窄带滤光片13，窄带滤光片13对第一出射光进行滤光后，得到衰减后的第一激光，光电探测3器接收衰减后的第一激光，生成光电探测数据，并将光电探测数据发送至芯片4；

S3、确定组分，以及确定每种组分的浓度，具体地：

芯片4根据拉曼光谱确定待检测气体6的组分，当待检测气体6包括至少两种组分时，根据光电探测数据确定待检测气体6的每种组分的浓度。

在另外一个实施例中，如图5所示，包括：

S100、拉曼光谱检测：控制反射镜5从光谱仪1与光学谐振腔之间移开，当用于激发待检测气体6进行拉曼散射的第二激光射至待检测气体6时，光学谐振腔射出的第二出射光射至拉曼滤光片2，当拉曼滤光片2对第二出射光进行滤光，那么：

1)当拉曼滤光片2对第二出射光进行滤光后，得到待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光时，将放大后的拉曼散射光射至光谱仪1，光谱仪1根据放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱，并将拉曼光谱发送至芯片4，芯片4根据拉曼光谱确定待检测气体6的组分；需要进一步定量分析，则执行S102；

2)当反射镜5从光谱仪1与光学谐振腔之间移开时，且当用于激发待检测气体6进行拉曼散射的第二激光射至待检测气体6时，光学谐振腔射出的第二出射光射至拉曼滤光片2，当拉曼滤光片2对第二出射光进行滤光后，没有得到待检测气体6对应的放大后的拉曼散射光时，则没有检测出待检测气体6的组分。具体原因如下：

拉曼光谱检测定性检测拉曼活性较高的气体，也能检测多组分气体，其定量分析的效果不佳，并且对拉曼活性较低的气体检出效率较低甚至不能检测。在完成拉曼检测之后，如果效果不理想，即没有采集到待检测气体6的拉曼光谱，或者检测到气体的拉曼光谱，但是仍需要进一步定量分析，则执行S102；

S101、CRDS检测：将反射镜5位于光谱仪1与光学谐振腔之间，且当第一激光射至待检测气体6时，反射镜5将光学谐振腔射出的第一出射光反射至窄带滤光片13，窄带滤光片13对第一出射光进行滤光后，得到衰减后的第一激光，光电探测3器接收衰减后的第一激光，生成光电探测数据，并将光电探测数据发送至芯片4；

上述S100～S101可简单理解为：

先对待检测气体6进行拉曼光谱检测，定性获得待检测气体6的组分，CRDS检测的检出限比拉曼光谱检测法要低，即灵敏度更高，所以当待检测气体6的拉曼活性低或气体浓度太低，拉曼光谱检测不能检测出待测气体时，引入CRDS检测以对待检测气体6进行检测；

当拉曼光谱检测法检测出待检测气体6时，根据具体需求，如是否需要定量分析，如果不需要定量分析，那么检测直接结束，如果需要定量分析，再次引入CRDS检测，并且CRDS除了定量检测待检测气体6外，其检测结果还可以与拉曼光谱检测互相验证。此外，由于拉曼光谱检测可以定性检测出为多组分气体，所以，当待检测气体6含有多组分物质时，直接用CRDS检测是无法检测出待检测气体6的组分的，因此CRDS检测需要拉曼光谱检测的定性结果即获取待检测气体6的各组分的化学信息，有了各组分的化学信息，有了各组分的化学信息，就可查询到该成分在特定波长的吸收信息，有了吸收信息，就可以使用CRDS技术进行定量分析。

在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号S1、S2等，但只是本申请给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。

上述关于本发明的一种气体检测方法的各步骤的实现过程，可参考上文中关于种气体检测装置的实施例，在此不做赘述。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种气体检测装置，其特征在于，包括光学谐振腔、光谱仪、拉曼滤光片、窄带滤光片、光电探测器、芯片和可移动式的反射镜，其中，所述光学谐振腔之间设有待检测气体，所述光谱仪、拉曼滤光片、所述反射镜和所述光学谐振腔依次排列设置，所述窄带滤光片和所述光电探测器依次排列设置；

当第一激光射至所述待检测气体时，所述反射镜将所述光学谐振腔射出的第一出射光反射至所述窄带滤光片，所述窄带滤光片对所述第一出射光进行滤光后，得到衰减后的第一激光，所述光电探测器接收所述衰减后的第一激光，生成光电探测数据，并将所述光电探测数据发送至所述芯片；

当所述反射镜从所述光谱仪与所述光学谐振腔之间移开时，且当用于激发所述待检测气体进行拉曼散射的第二激光射至所述待检测气体时，所述光学谐振腔射出的第二出射光射至所述拉曼滤光片，当所述拉曼滤光片对所述第二出射光进行滤光后，得到所述待检测气体对应的放大后的拉曼散射光时，将所述放大后的拉曼散射光射至所述光谱仪，所述光谱仪根据所述放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱，并将所述拉曼光谱发送至所述芯片；

所述芯片用于：根据所述拉曼光谱确定所述待检测气体的组分；

所述芯片还用于：当所述待检测气体包括至少两种组分时，根据所述光电探测数据确定所述待检测气体的每种组分的浓度。

2.根据权利要求1所述的一种气体检测装置，其特征在于，所述光学谐振腔为法布里-珀罗谐振腔、方形镜共焦腔或圆形镜共焦腔。

3.根据权利要求2所述的一种气体检测装置，其特征在于，还包括激光器和准直系统，所述激光器发出第一原始激光并射至准直系统，所述准直系统对所述第一原始激光进行准直，生成所述第一激光。

4.根据权利要求3所述的一种气体检测装置，其特征在于，所述激光器还发出第二原始激光，所述准直系统对所述第二原始激光进行准直，生成所述第二激光。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种气体检测装置，其特征在于，还包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述光谱仪、第一凸透镜、拉曼滤光片、第二凸透镜、所述反射镜和所述光学谐振腔依次排列设置。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种气体检测装置，其特征在于，所述芯片通过控制电机，驱动所述反射镜发生移动。

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种气体检测装置，其特征在于，还包括会聚透镜，所述反射镜将所述光学谐振腔射出的第一出射光反射至所述会聚透镜后，射至射至所述光电探测器。

8.根据权利要求1至4任一项所述的一种气体检测装置，其特征在于，所述第一激光和所述第二激光相同。

9.一种气体检测方法，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述的一种气体检测装置，所述方法包括：

当所述反射镜从所述光谱仪与所述光学谐振腔之间移开时，且当用于激发所述待检测气体进行拉曼散射的第二激光射至所述待检测气体时，所述光学谐振腔射出的第二出射光射至所述拉曼滤光片，当所述拉曼滤光片对所述第二出射光进行滤光后，得到所述待检测气体对应的放大后的拉曼散射光时，将所述放大后的拉曼散射光射至所述光谱仪，所述光谱仪根据所述放大后的拉曼散射光生成拉曼光谱，并将所述拉曼光谱发送至所述芯片；

当第一激光射至所述待检测气体时，所述反射镜将所述光学谐振腔射出的第一出射光反射至所述窄带滤光片，所述窄带滤光片对所述第一出射光进行滤光后，得到衰减后的第一激光，所述光电探测器接收所述衰减后的第一激光，生成光电探测数据，并将所述光电探测数据发送至所述芯片；

所述芯片根据所述拉曼光谱确定所述待检测气体的组分，当所述待检测气体包括至少两种组分时，根据所述光电探测数据确定所述待检测气体的每种组分的浓度。