本發(fā)明涉及一種激光檢測(cè)系統(tǒng)和方法，例如用于基于激光吸收光譜進(jìn)行氣體分析的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：連續(xù)排放監(jiān)測(cè)儀器越來越多的需要用于監(jiān)測(cè)在各種工業(yè)場(chǎng)所(例如在發(fā)電廠、處理工業(yè)工廠和商業(yè)運(yùn)輸設(shè)施)中的工業(yè)污染輸出。該需求源于例如對(duì)效率的提高、健康和安全方面的考慮和法律的要求。理想的是可以獲得對(duì)一系列被排放的化合物的測(cè)量，這些化合物例如：二氧化硫，氮氧化物，一氧化碳，二氧化碳，甲烷，水和氧氣。已知的氣體分析系統(tǒng)僅對(duì)于單一化合物或少數(shù)的化合物是敏感的。為了使用已知的系統(tǒng)來測(cè)量多種化合物，可能需要安裝多個(gè)不同的連續(xù)排放監(jiān)測(cè)儀器。這是低效率的、復(fù)雜的并占用大量的空間。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在本發(fā)明的第一方面，提供了一種激光檢測(cè)系統(tǒng)，其包括：多個(gè)激光器，其中每個(gè)激光器被配置成產(chǎn)生用于激發(fā)一種或多種不同的化合物的相應(yīng)激光束；用于容納一定體積的樣品氣體的樣品單元；至少一個(gè)引導(dǎo)裝置，其被配置成將激光束引導(dǎo)到樣品單元，其中所述至少一個(gè)引導(dǎo)裝置被配置成將激光束沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)到樣品單元，和用于檢測(cè)從樣品單元輸出的光的檢測(cè)器設(shè)備。所述至少一個(gè)引導(dǎo)裝置可包括多個(gè)光學(xué)元件，其被布置成使得對(duì)于每一個(gè)激光束而言，相應(yīng)的至少一個(gè)光學(xué)元件被布置成沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)所述激光束。多個(gè)光學(xué)元件可被大體布置在一條直線上。所述多個(gè)光學(xué)元件可被布置成使得在所述共同光學(xué)路徑上激光束可重疊它們直徑的至少90％，任選地它們直徑的至少50％，任選地它們直徑的至少20％，任選地它們直徑的至少10％。激光束可包括紅外光、可見光、任何其它合適波長的光或來自電磁波譜的任何合適部分的光。每個(gè)激光器可被布置成使得在操作過程中每個(gè)激光器將其激光束在大體垂直于所述直線的方向上傳遞到相應(yīng)的至少一個(gè)光學(xué)元件。至少一個(gè)激光器或任選每個(gè)激光器可包括量子級(jí)聯(lián)激光器。至少一個(gè)所述光學(xué)元件可包括平面或非楔形的光學(xué)元件。任選地，每個(gè)光學(xué)元件可包括相應(yīng)的平面或非楔形的光學(xué)元件。多個(gè)光學(xué)元件可包括至少一個(gè)反射鏡，任選地至少一個(gè)部分反射鏡和/或至少一個(gè)分色鏡。每個(gè)光學(xué)元件可具有在0.1mm至1mm范圍內(nèi)的厚度。光學(xué)元件可被串聯(lián)布置，并且可被配置成使得在操作過程中每個(gè)光學(xué)元件將激光束從與其相關(guān)聯(lián)的激光器引導(dǎo)到所述共同的光學(xué)路徑，和/或引導(dǎo)或允許激光束沿著所述共同的光學(xué)路徑從串聯(lián)的之前的光學(xué)元件通過。至少一個(gè)光學(xué)元件或任選每個(gè)光學(xué)元件可至少部分是反射性的并且至少部分是透射性的。所述至少一個(gè)引導(dǎo)裝置可包括在所述多個(gè)光學(xué)元件中的最后一個(gè)和樣品單元之間且被配置成將激光束引導(dǎo)到所述光學(xué)單元內(nèi)的導(dǎo)向光學(xué)器件。所述檢測(cè)設(shè)備可包括多個(gè)檢測(cè)器，每個(gè)檢測(cè)器被配置成檢測(cè)相應(yīng)波長或波長范圍的輻射。該系統(tǒng)還可包括控制器，其被配置成控制所述多個(gè)激光器的操作，以使得激光束為在時(shí)間上交錯(cuò)的脈沖激光束。所述控制器可被配置成使得檢測(cè)設(shè)備和所述激光器的操作同步，從而獲得一系列的檢測(cè)信號(hào)，每個(gè)檢測(cè)信號(hào)與所述激光器中的相應(yīng)一個(gè)相關(guān)聯(lián)?？刂破骺杀慌渲贸煽刂扑黾す馄鞯牟僮?，以使得每一個(gè)激光束為在1千赫至200千赫范圍內(nèi)、任選地在10千赫至100千赫范圍內(nèi)脈動(dòng)的脈沖，和/或其中所述控制器被配置成控制激光器，以使得每一個(gè)激光束以在100納秒至5000納秒范圍內(nèi)的脈沖長度進(jìn)行脈動(dòng)。該系統(tǒng)還可包括處理資源，其被配置成基于所檢測(cè)到的光輸出確定nox的量。所述多種化合物可包括下述的至少一種：no，no2，h2o，co，co2，ch4，so2，nh3，c2h2和o2。所述多個(gè)激光器中的每一個(gè)可被配置成產(chǎn)生紅外激光輻射。每一個(gè)激光器可被配置成產(chǎn)生相應(yīng)的不同波長或波長范圍的激光束。至少一個(gè)波長范圍或任選每個(gè)波長范圍可選自于以下范圍：5.2632至5.2356微米；6.1538至6.1162微米；4.4742至4.4743微米；7.4627至7.4349微米；0.7605至0.7599微米；和10.0到10.2微米。檢測(cè)器設(shè)備可被布置在所述樣品單元的相對(duì)于所述多個(gè)激光器和所述至少一個(gè)引導(dǎo)裝置的相對(duì)側(cè)上。該系統(tǒng)還可包括氣體供應(yīng)裝置，其被配置成將樣品、任選的為遠(yuǎn)程樣品氣體、供應(yīng)到樣品單元。樣品單元可包括赫里奧特單元(herriotcell)和多通單元中的至少一個(gè)。該系統(tǒng)可以是連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在本發(fā)明的可獨(dú)立地提供的另一個(gè)方面中，提供了一種用于檢測(cè)多種不同的化合物的方法，包括：產(chǎn)生多個(gè)激光束，每一個(gè)激光束用于激發(fā)一種或多種不同的化合物，將激光束沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)到用于容納一定體積的樣品氣體的樣品單元，以及檢測(cè)從樣品單元輸出的光。在一個(gè)方面中的特征可以任何適當(dāng)組合的方式作為另一個(gè)方面中的特征來應(yīng)用。例如，方法特征可作為系統(tǒng)特征來應(yīng)用，反之亦然。附圖說明現(xiàn)在將僅通過實(shí)例的方式并參照附圖來對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面進(jìn)行描述，其中：圖1是激光光譜系統(tǒng)的示意圖；圖2是激光光譜系統(tǒng)的激光模塊的示意圖；以及圖3是適于激光光譜系統(tǒng)的殼體的透視圖。具體實(shí)施方式圖1是用于分析收集在傳感器設(shè)備12的樣品單元10中的氣體的激光光譜系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)包括光學(xué)耦合到傳感器設(shè)備12的激光器模塊14。該系統(tǒng)還包括控制器16，其以電子、電性或其它方式連接到激光器模塊14和傳感器設(shè)備12。激光器模塊14包括多個(gè)激光器18和至少一個(gè)引導(dǎo)裝置，該引導(dǎo)裝置為多個(gè)光學(xué)元件20的形式，光學(xué)元件20被布置成將來自激光器的激光束沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)到樣品單元10內(nèi)，如下面關(guān)于圖2更詳細(xì)地描述的那樣。除了樣品單元10之外，傳感器設(shè)備12還包括導(dǎo)向光學(xué)元件22和包括多個(gè)檢測(cè)器的檢測(cè)器設(shè)備24。這些檢測(cè)器被配置成檢測(cè)來自樣品單元的光。該光可以是紅外光、可見光、任何其它合適波長的光或來自電磁波光譜的任何合適部分的光?？刂破?6包括控制模塊26和信號(hào)處理器28?？刂颇K26被配置成控制激光器的操作。信號(hào)處理器28被配置成處理從檢測(cè)器設(shè)備24獲得的信號(hào)?？刂破?6可以為例如適當(dāng)?shù)鼐幊痰膫€(gè)人計(jì)算機(jī)或其它計(jì)算機(jī)的形式，或者可包括專用電路或其它硬件，例如一個(gè)或多個(gè)asic、fpga或硬件和軟件的任何合適組合。在一些實(shí)施例中，控制模塊26和處理模塊可作為單獨(dú)的不同的組件提供(例如單獨(dú)的處理資源)，而不是如圖1中所示的被設(shè)置在相同控制器組件內(nèi)。樣品單元10具有光學(xué)入口孔和光學(xué)出口孔。樣品單元10可以是例如赫里奧特單元(herriotcell)或任何其它合適類型的樣品單元。圖1所示的樣品單元10限定氣體樣品可被引入并收集到其中的體積。該氣體可包括所關(guān)注的一種或多種不同的化合物?？蓪碜约す馄?8的光通過樣品單元10來確定收集在樣品單元10中的氣體是否包含這些化合物。如果光在對(duì)應(yīng)于所關(guān)注的化合物的吸收光譜或吸收線的波長范圍內(nèi)，則當(dāng)光穿過單元時(shí)所引起的任何光的吸收可能是由于在樣品中存在所關(guān)注的化合物。一旦確定吸收水平，則可用于確定樣品中的所關(guān)注的化合物的物理性質(zhì)，例如濃度。由于不同的化合物具有不同波長的吸收光譜，不同波長的光被提供到樣品單元10。圖2是圖1中所示激光光譜系統(tǒng)的激光模塊14的一部分的更詳細(xì)示意圖。光學(xué)元件20包括一組部分反射鏡32和分色鏡34。部分反射鏡鏡32包括第一反射鏡36，第二反射鏡38，第三反射鏡40，第四反射鏡42和第五反射鏡44。激光器18包括第一激光器46，第二激光器48，第三激光器50，第四激光器52，第五激光器54和第六激光器56。部分反射鏡32和分色鏡34被配置成將來自激光器18的激光束沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)到點(diǎn)58。在系統(tǒng)中還包括(但在圖2中未示出)用于將合并的激光束30沿著共同的光學(xué)路徑從點(diǎn)58引導(dǎo)到樣品單元10的附加導(dǎo)向光學(xué)元件。每個(gè)激光器46，48，50，52，54，56都具有相應(yīng)的反射鏡36，38，40，42，44，34。部分反射鏡32和分色鏡34被布置在一條直線上。每個(gè)反射鏡相對(duì)于該直線以45度傾斜。該直線限定從第一反射鏡36到分色鏡34然后到點(diǎn)58的傳播方向。合并的激光束30沿著該傳播方向進(jìn)行傳播。可以使用任何合適的部分反射鏡。在圖2的實(shí)施例中，每個(gè)部分反射鏡包括被涂覆的紅外線baf2或caf2窗口，該窗口具有被施加以便控制前表面的寬帶反射的光學(xué)涂層。在替代實(shí)施例中可使用任何其它合適的材料。在圖2的實(shí)施例中，使用了兩種涂層，涂層為80∶20(80％的透射率，20％的反射率)和50∶50(50％的透射率，50％的反射率)。這可允許各種激光功率被調(diào)節(jié)以將每個(gè)激光器的輸出功率協(xié)調(diào)到一致的值(在實(shí)際極限值內(nèi))。在替代實(shí)施例中可使用更多或更少的涂層。圖2的部分反射鏡的涂層被設(shè)計(jì)成寬帶，使得在它們響應(yīng)于波長(尤其所關(guān)注波長附近)的改變的任何變化減少或最小化?？梢允褂萌魏魏线m的分色鏡。在圖2的實(shí)施例中，分色鏡包括被涂覆的紅外線baf2窗口，該窗口具有被施加具以便使得低于特定波長的光被反射以及高于特定波長的光被透射的光學(xué)涂層。在替代實(shí)施例中可使用任何其它合適的材料。在圖2的實(shí)施例中，該涂層用于諸如反射波長小于1微米的光，以及用于透射波長大于1微米的光。在其它實(shí)施例中，可使用其它合適類型的反射鏡或光學(xué)裝置來代替部分反射鏡和分色鏡。例如，在一些實(shí)施例中，可在分色鏡34的位置處(例如在點(diǎn)58之前的最后一個(gè)反射鏡位置處)使用反射鏡(既不是分色鏡也不是部分反射鏡)。可在最后的位置處使用這樣的反射鏡以將更多的功率引入到單元中。這是可能的，因?yàn)榛蛘呷绻詈蟮奈恢貌痪哂性谒竺娴娜魏胃郊拥募す馄?，使得激光無需穿過最后一個(gè)位置。在替代實(shí)施例中，可以使用任何合適的數(shù)目和組合的部分反射鏡和分色鏡。每個(gè)部分反射鏡32被配置成部分地反射以及部分地透射入射到其上的光。反射鏡的反射和透射特性被選擇成將來自激光器18的激光束沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)。在圖2的實(shí)施例中，每個(gè)部分反射鏡32反射來自相應(yīng)的激光器18的入射光的20％并透射入射光的80％。在替代實(shí)施例中，部分反射鏡32可具有不同的反射和透射特性。分色鏡34由反射波長范圍限定，并且被配置成反射在反射波長范圍內(nèi)的波長的光，以及透射在反射波長范圍外的波長的光。分色鏡34的反射波長范圍被選擇成對(duì)應(yīng)于第六激光器56的波長范圍，使得來自第六激光器56的光被反射，而來自第一激光器至第五激光器的光被透射。反射鏡是平面的或非楔形的光學(xué)元件。有利地，這允許系統(tǒng)以正交方式操作。例如，該系統(tǒng)具有一幾何布置以使得從第一反射鏡36到分色鏡34的傳播方向大體垂直于從激光器18輸出的激光束。在一些實(shí)施例中使用平面或非楔形光學(xué)元件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，激光束到共同光學(xué)路徑的引導(dǎo)可大體與波長無關(guān)，例如使得由光學(xué)元件所導(dǎo)致的任何畸變(distortion)效應(yīng)或其它偽影(artefacts)可大體與波長無關(guān)。然而，使用反射鏡可導(dǎo)致所產(chǎn)生的光信號(hào)受到條紋干涉影響。這些影響可通過選擇光學(xué)元件的尺寸(特別是厚度)來控制系統(tǒng)的自由光譜范圍而減少。自由光譜范圍是兩個(gè)連續(xù)的最大值或兩個(gè)連續(xù)的最小值之間的波長差異的量度。典型地，光學(xué)元件的合適厚度小于1毫米。該選擇呈現(xiàn)為最小4cm-1或更大的自由光譜范圍。通過控制自由光譜范圍，可以將發(fā)生條紋效應(yīng)(fringingeffect)的頻率偏移到不與樣品單元10中化合物的測(cè)量重合和/或發(fā)生干擾。該量級(jí)的自由光譜范圍提供光譜窗口，其在寬度上類似于由整個(gè)激光掃描所覆蓋的光譜窗口。預(yù)期的效果是在激光脈沖背景上的曲率。該背景可使用作為信號(hào)處理的一部分的光譜擬合算法來移除。通過使用非平面或楔形的光學(xué)元件，可以避免在傳感器設(shè)備12中的導(dǎo)向光學(xué)元件22和在將光引導(dǎo)到樣品單元10的光學(xué)器件中的附加的條紋效應(yīng)。在圖2中的每個(gè)激光器具有屬于該五個(gè)部分反射鏡32和一個(gè)分色鏡34的組的相應(yīng)反射鏡。在操作過程中，來自第一激光器46的激光束傳遞到第一反射鏡36，然后從第一反射鏡36到達(dá)點(diǎn)58。第一反射鏡36被傾斜，以使得來自第一激光器46的激光束被第一反射鏡36以直角反射。類似地，第二激光器至第五激光器中的每一個(gè)具有由第二反射鏡到第五反射鏡所限定的相應(yīng)的光學(xué)路徑。第六光學(xué)路徑以相同的方式限定，即從第六激光器56到分色鏡34再到達(dá)點(diǎn)58。所有的反射鏡以與第一反射鏡36相同的傾斜角度布置，以使得每個(gè)光學(xué)路徑在其與它的相應(yīng)反射鏡的交點(diǎn)處以直角彎曲。反射鏡被布置成使得來自激光器46，48，50，52，54，56的激光束在由它們對(duì)應(yīng)的光學(xué)元件36，38，40，42，44，34反射之后沿著共同的光學(xué)路徑經(jīng)由點(diǎn)58到達(dá)單元10。例如，共同的光學(xué)路徑可具有在第一反射鏡36處的一端以及在通到樣品單元10的入口孔84處的另一端，并可延伸通過點(diǎn)58，且當(dāng)沿著共同的光學(xué)路徑傳遞時(shí)，每個(gè)相應(yīng)激光器的光學(xué)路徑與共同的光學(xué)路徑結(jié)合。因此，每個(gè)激光器的光學(xué)路徑可大體上重疊。在操作過程中，激光器18由控制模塊26或在其它實(shí)施例中由其它控制組件進(jìn)行控制，以按序列產(chǎn)生脈沖。該序列可如下。第一激光器46產(chǎn)生第一脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10。隨后，第二激光器48產(chǎn)生第二脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10。這之后依次由第三激光器50產(chǎn)生第三脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10，由第四激光器52產(chǎn)生第四脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10，由第五激光器54產(chǎn)生第五脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10，以及由第六激光器56產(chǎn)生第六脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10。在第六脈沖之后，該序列被重復(fù)。來自每個(gè)激光器的脈沖光束在時(shí)間上交錯(cuò)和/或不重疊，并沿著共同的路徑傳播到樣品單元10。按照上述序列，第一脈沖入射到第一反射鏡36上并由第一反射鏡36反射，然后由第二反射鏡，第三反射鏡，第四反射鏡，第五反射鏡和分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)到樣品單元10和檢測(cè)器設(shè)備24。隨后，第二脈沖入射到第二反射鏡38并由第二反射鏡38反射，然后由第三反射鏡，第四反射鏡，第五反射鏡和分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測(cè)器設(shè)備24。隨后，第三脈沖入射到第三反射鏡40并由第三反射鏡40反射，然后由第四反射鏡，第五反射鏡和分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測(cè)器設(shè)備24。隨后，第四脈沖入射到第四反射鏡42并由第四反射鏡42反射，然后由第五反射鏡44和分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測(cè)器設(shè)備24。隨后，第五脈沖入射到第五反射鏡44并由第五反射鏡44反射，然后由分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測(cè)器設(shè)備24。序列中的最后一個(gè)脈沖是第六脈沖，該脈沖入射到分色鏡34并由分色鏡34反射到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測(cè)器設(shè)備24。脈沖序列之后被重復(fù)。脈沖穿過樣品單元10到達(dá)傳感器設(shè)備12。在傳感器設(shè)備12中的導(dǎo)向光學(xué)元件22將光(來自第一激光器至第五激光器)從單元導(dǎo)向到第一檢測(cè)器，該第一檢測(cè)器對(duì)于來自第一激光器至第五激光器的光而言是敏感的。因此，在該實(shí)施例中，檢測(cè)器中的一個(gè)對(duì)于來自多于一個(gè)的激光器的光而言是敏感的。在傳感器設(shè)備12中的導(dǎo)向光學(xué)元件22將光(源自于第六激光器)從單元導(dǎo)向到第二檢測(cè)器，該第二檢測(cè)器對(duì)于來自第六激光器56的光而言是敏感的。導(dǎo)向光學(xué)元件22包括第二分色鏡，其將第六激光器56的光朝向第二檢測(cè)器引導(dǎo)以及將第一激光器至第五激光器的光引導(dǎo)到第一檢測(cè)器。第二分色鏡的光學(xué)特性匹配于激光模塊14的分色鏡34的特性。導(dǎo)向光學(xué)元件22包括兩個(gè)獨(dú)立的偏離軸線的拋物面反射鏡，以便將光的兩個(gè)不同的分支聚焦到兩個(gè)檢測(cè)器上?？刂颇K將激光器、第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器的操作同步，使得每個(gè)檢測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于從激光器的相應(yīng)一個(gè)所接收到的光。圖1的激光器18是半導(dǎo)體二極管激光器，其可操作以在波長的子范圍內(nèi)產(chǎn)生光。激光器可以是量子級(jí)聯(lián)激光器，例如脈沖啁啾量子級(jí)聯(lián)激光器。但是在替代的實(shí)施例中，可以使用任何其它合適類型的激光器。激光器可以產(chǎn)生例如2至3毫米直徑的光束或任何其它合適大小的光束。波長的子范圍可在紅外光譜內(nèi)。波長范圍被選擇成對(duì)應(yīng)于一種或多種化合物的測(cè)量。由此儀器可提供多個(gè)波長范圍的光，并且可例如將可見光、近紅外光和/或中紅外光合并以充分利用每種化合物的相應(yīng)最合適波長。表1示出適于激光器18的波長范圍、相應(yīng)的波數(shù)范圍和由在該波長范圍內(nèi)的光檢測(cè)到的相應(yīng)化合物的示例性實(shí)施方式：激光器波長范圍(微米)波數(shù)范圍(cm-1)檢測(cè)到的化合物15.2632-5.23561900-1910氮氧化物(no)，水(h2o)26.1538-6.11621625-1635二氧化氮(no2)34.4742-4.47432225-2235一氧化碳(co)，二氧化碳(co2)47.4627-7.43491340-1345甲烷(ch4)，二氧化硫(so2)510.0-10.2980-1000氨(nh3)，乙炔(c2h2)60.7605-0.759913150-13160氧氣(o2)表1對(duì)激光器波長范圍的謹(jǐn)慎選擇允許針對(duì)每個(gè)激光波長進(jìn)行多次測(cè)量。如在表1中可以看出，前五個(gè)激光器的波長范圍的數(shù)量級(jí)為相同的量級(jí)。然而，用于檢測(cè)氧氣的第六激光器的波長范圍的數(shù)量級(jí)小一個(gè)量級(jí)(相對(duì)于前五個(gè)激光器的波長范圍的數(shù)量級(jí))。第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器被選擇成相應(yīng)地在第一激光器至第五激光器的波長范圍內(nèi)或在第六檢測(cè)器的波長范圍內(nèi)檢測(cè)光?？刂颇K26被配置成將一個(gè)或多個(gè)電子控制信號(hào)發(fā)送到激光器18。響應(yīng)于電子控制信號(hào)，激光器18產(chǎn)生合并(或組合)的激光束30?？刂菩盘?hào)用于按序列地脈動(dòng)激光器18。換言之，控制信號(hào)用于按序列驅(qū)動(dòng)每個(gè)激光器18，以使得在一個(gè)樣品時(shí)間間隔內(nèi)僅來自一個(gè)激光器的光被提供給光學(xué)元件20。光學(xué)元件20被配置成將來自每個(gè)激光器的光沿著激光器的光學(xué)路徑引導(dǎo)以便使光沿著共同路徑到達(dá)樣品單元10。以這種方式，控制模塊26控制激光器模塊14產(chǎn)生合并的激光束30，并將合并的激光束30提供到樣品單元10。激光器之間的切換頻率被選擇成確保在傳感器設(shè)備12中獲得可靠的測(cè)量。具體地，光脈沖用于穿越其樣品單元的光學(xué)路徑所花費(fèi)的時(shí)間取決于脈沖的物理特性和樣品單元10的尺寸。如果在一個(gè)樣品時(shí)間間隔內(nèi)有來自多于一個(gè)的激光器的光入射到采樣單元10內(nèi)，則可能會(huì)發(fā)生導(dǎo)致測(cè)量不可靠的干擾。因此，隨后的激光脈沖的脈沖長度和頻率被控制和選擇成將光穿越其樣品單元的光學(xué)路徑所花費(fèi)的時(shí)間考慮在內(nèi)，以確保僅僅來自一個(gè)激光器的光在一個(gè)樣品時(shí)間間隔內(nèi)存在于樣品單元10內(nèi)。對(duì)于來自激光器18的脈沖而言，合適的脈沖持續(xù)時(shí)間可在100納秒和5000納秒之間。在一些實(shí)施例中連續(xù)脈沖的頻率可高達(dá)100千赫。信號(hào)處理器28處理來自檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)來確定正被研究的不同化合物的濃度和/或相對(duì)量，或確定任何其它所需的性質(zhì)。信號(hào)處理器28使用任何合適的已知處理技術(shù)來確定濃度、相對(duì)量或其它性質(zhì)。還可提供校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。一個(gè)示例性的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)包括相機(jī)和反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。相機(jī)被定位在點(diǎn)58處或被定位在點(diǎn)58附近以便與合并的激光束30的所需傳播方向相交。該所需的傳播方向是如此的以至于合并的激光束30在正常操作中將經(jīng)由共同的光學(xué)路徑進(jìn)入樣品單元10。在校準(zhǔn)步驟中，樣品光束由激光器18產(chǎn)生并且由光學(xué)元件20引導(dǎo)到相機(jī)。相機(jī)檢測(cè)入射到其上的樣品光束相對(duì)于所需傳播方向的位置。反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)部分反射鏡32和分色鏡34的位置(特別是相對(duì)于傳播方向的傾斜度)以將激光器18的光學(xué)路徑與所需傳播方向大體對(duì)準(zhǔn)以及將光學(xué)路徑彼此大體對(duì)準(zhǔn)。例如，光學(xué)路徑大體在1.1°的公差內(nèi)對(duì)準(zhǔn)。對(duì)每個(gè)激光器18重復(fù)校準(zhǔn)步驟。圖3是適于激光光譜系統(tǒng)的殼體的透視圖。殼體具有上部60和下部62。上部60具有剝離蓋64，其由第一釋放鎖扣和第二釋放鎖扣66固定在閉合位置。樣品單元10位于殼體的上部60內(nèi)。為樣品供應(yīng)管68形式的氣體供應(yīng)裝置將氣體提供到樣品單元。樣品返回管70給來自樣品單元的氣體提供出口。通風(fēng)經(jīng)由上部60中的通風(fēng)口72提供給樣品單元。下部62具有操作員用戶輸入顯示器74和吹掃控制顯示器76。在圖3的實(shí)施例中，用戶輸入顯示器用于與分析儀交互以及用于測(cè)量和狀態(tài)的可視通信。在該實(shí)施例中，用戶輸入顯示器提供一些維護(hù)功能，但其主要目的是提供測(cè)量值和狀態(tài)的通信。圖3實(shí)施例的吹掃控制顯示器76用于控制外殼的空氣吹掃。這可能是危險(xiǎn)區(qū)域安裝的要求，在其中必須采取措施來防止火災(zāi)隱患。在這種情況下，經(jīng)由吹掃控制顯示器76控制的空氣吹掃給系統(tǒng)的外殼或殼體供應(yīng)(例如不斷供應(yīng))潔凈的空氣，以防止建立易爆的環(huán)境。連接到下部62的還有三個(gè)輸出導(dǎo)管78。導(dǎo)管提供電擊穿，其允許功率和控制信號(hào)被發(fā)送到系統(tǒng)并允許從系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以例如為數(shù)字信號(hào)、數(shù)字健康信號(hào)、指示測(cè)得的氣體值的(例如4-20ma信號(hào)的)模擬信號(hào)、更復(fù)雜的協(xié)議(諸如modbus)的形式，或?yàn)槿魏纹渌线m的形式。上述布置提供一種緊湊的系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，殼體可為約550厘米長，上部可為約200厘米高以及下部可為約370厘米高。樣品供給管68和樣品返回管70提供通過樣品單元的流體連通路徑。樣品氣體可從遠(yuǎn)程位置收集，并且可經(jīng)由樣品供應(yīng)管68被輸送到樣品單元待以被采樣。樣品氣體然后可經(jīng)由樣品返回管70從樣品單元排走。樣品供應(yīng)管68與樣品返回管70一起允許儀器遠(yuǎn)程操作(相比于原位發(fā)射感測(cè))。在替代實(shí)施例中可以使用任何其它合適的氣體供應(yīng)布置。樣品處理系統(tǒng)(shs)單元(未示出)可被設(shè)置以控制樣品單元10中的氣體壓力?？梢允褂萌魏魏线m的shs單元或其它壓力控制裝置，其可以包括或可以不包括泵，可以由或可以不由泵驅(qū)動(dòng)，或可以包括或可以不包括其它的壓力控制組件(諸如閥布置)。在圖3的實(shí)施例中，shs單元包括抽吸器而不是泵。但在其它實(shí)施例中可以使用泵或其它壓力控制裝置或元件。此外，殼體包括至少一個(gè)吸收元件以便吸收不沿著共同路徑引導(dǎo)到樣品單元10的激光。該至少一個(gè)吸收元件可包括附加的光學(xué)元件，例如楔形的光學(xué)元件。任何合適的樣品單元都可用作樣品單元10。在圖1至圖3的實(shí)施例中，使用了赫里奧特單元(herriotcell)作為樣品單元。然而，可以使用任何合適的赫里奧特單元，或任何合適的多通分光吸收單元，或者例如任何其它被配置成提供激光束和樣品氣體的相互作用(例如通過激光束在包含該氣體的腔室的表面之間進(jìn)行反射)的單元。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)理解的是，在不脫離所要求保護(hù)的本發(fā)明范圍的情況下，所述實(shí)施例是可以變化的。例如，雖然所述的是，在控制器中的控制模塊用于按序地脈沖激光器的輸出以便允許產(chǎn)生合并的光束，但是也可使用其它控制器布置。其中一個(gè)替代方案是機(jī)械光學(xué)開關(guān)布置，其在物理上控制激光，以使得在給定的時(shí)間間隔內(nèi)僅一個(gè)激光器將光提供給光學(xué)元件。作為另一實(shí)例，所述的激光器是在一個(gè)波長范圍內(nèi)工作的半導(dǎo)體二極管激光器。然而，激光器可以是能夠提供適當(dāng)波長的光的任何適當(dāng)?shù)妮椛湓?。此外，激光器可以是單波長的。另一個(gè)變型的實(shí)例是用任何適當(dāng)?shù)木劢共贾么嫫x軸線的拋物面反射鏡。因此，以上對(duì)于具體實(shí)施例的描述僅僅是通過實(shí)例的方式而非為了限制的目的而進(jìn)行的。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員人員將明了的是，可對(duì)本發(fā)明稍作修改而不顯著改變所述操作。當(dāng)前第1頁12