本发明涉及光学传感器，具体为一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备及检测方法。
背景技术：
1、光学传感器技术是一种基于光学原理和物理传输机制，采用光做为传感信号的检测系统，利用光与物质相互作用的特性进行测量物理量、化学量或生物量等信息的设备或系统，其已经成为各个领域中的研究热点和前沿技术之一，光学传感器技术具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好、毫米级甚至微米级检测精度等优点，故被广泛应用于环境监测、农业、食品安全、生物医学、航空航天等多个领域。
2、目前，现有的一种可视化辐照型红外气体浓度检测设备，通过扣动旋转板，从而使触碰块按压感应块，从而使激光和相机启动，激光灯会发射出激光，带有扫描位置信息的红外线激光照射目标区域，红外线激光经过目标气体吸收后，带有目标气体吸收信息红外激光光斑景象被焦平面红外相机的光敏元件接收，焦平面红外相机输出气体浓度与场景无缝耦合的高精度气体浓度弥散图视频，再通过传感器将视频传输到显示器当中。
3、通过扣动旋转板使触碰块按压感应块来启动激光和相机，这种机械操作方式存在不稳定性和精度问题，而且，焦平面红外相机的光敏元件在接收红外激光光斑景象时，会受到自身性能的限制，如动态范围有限、噪声水平较高，这会导致对气体吸收信息的解析不够准确，影响气体浓度弥散图视频的精度。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备及检测方法，解决了不稳定和精度不高的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备，其特征在于，包括：
3、dfb激光器，其作为气体浓度测量设备的光源主体，用于为其他机构提供气体浓度测量的激光；
4、第一线路和第二线路，其数量为两个，分别安装在dfb激光器的一端两侧，其一用于提供dfb激光器所需的直流偏置电流，另一用于向dfb激光器施加调谐电压，以控制其输出频率和功率；
5、平面波导，其位于球形透镜和光电探测器之间，平面波导上的半圆形刻槽，其位于平面波导的出射端，且半圆形刻槽直径所在的边和平面波导出射端重合，并与平面波导主轴对称；
6、dfb激光器通过铜线连接到驱动电路板二，通过驱动电路板二注入电子到dfb激光器电极之中；
7、测量组件，其安装在平面波导的一侧，用于探测光子纳米射流的特性参数变化。
8、优选的，所述测量组件包括多个光电探测器、驱动电路板一、正极和负极，所述驱动电路板一顶部设有均匀分布的p型区域和n型区域，所述正极和负极分别安装在p型区域和n型区域上，所述光电探测器分别安装于平面波导的出射端和两侧正极和负极上，所述正极与驱动电路板的p型区域固定连接，所述负极与驱动电路板的n型区域固定连接。
9、优选的，所述dfb激光器与平面波导之间设置有球形透镜，所述球形透镜的底部固定连接有支架。
10、优选的，所述的输出端为出射端，所述的内部设置有脊型波导，所述脊型波导和射出端正对平面波导。
11、优选的，一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
12、s1：首先，选择适当的光源以发射连续的宽光谱光束；
13、s2：将待检测气体样品置于气体室中；
14、s3：在光束进入气体室之前，使用光学滤波器滤除不需要的波段；
15、s4：通过电子扫描装置（如光谱仪）对输入和输出的光信号进行光谱扫描；
16、s5：通过比较输入光谱和输出光谱，检测光谱的变化；
17、s6：为了提高检测精度，通常采用调制技术。包括光源调制和锁相放大；s7：对输出的光强与时间进行测量处理，记录光强随时间的变化曲线；
18、s8：根据输出光谱和输入光谱的对比，绘制吸收光谱图；
19、s9：根据吸光度与待检测气体浓度之间的定量关系，计算出气体浓度。
20、优选的，所述在步骤s2中，气体室应设计为允许光束穿过整个气体样品，这样可以保证光束与气体充分相互作用，从而能够精确测量气体的吸收情况。
21、优选的，所述在步骤s4中，具体包括两个步骤，一为记录进入气体室之前的输入光谱，即入射光的强度随波长的变化曲线，二为记录通过气体室后的输出光谱，即透过光的强度随波长的变化曲线。
22、优选的，所述在步骤s7中，包括光源调制和锁相放大，光源调制是通过机械斩波器和声光调制器手段使光源发生调制，光强随时间变化，锁相放大是使用锁相放大器提取调制信号，减少背景噪声干扰，增强信号的信噪比。
23、本发明提供了一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备及检测方法。具备以下有益效果：
24、本发明通过利用波导降低波导与气体相交部分，在出射端产生强烈的局域电场，并通过特制的组合检测系统进行光信号的收集，同时，在光子纳米射流技术中，可以利用现代光学技术对探测器进行更好的优化，从而进一步提高检测灵敏度。
25、本发明通过光子纳米射流技术采用基于谱线选择的方式进行检测，能够对目标气体进行特异性检测，避免了来自其他气体成分或杂质的干扰。
26、本发明通过光子纳米射流技术的实现成本相对传统的吸收光谱法要低，因为该技术不需要使用昂贵的设备或试剂，只需要使用相对简单的仪器进行检测。此外，光子纳米射流技术的样品处理过程简单，不需要复杂的处理流程，因此也可以降低成本。
27、本发明通过光子纳米射流技术采用直接测量样品的方式，不需要任何样品的预处理和前处理，操作简单方便。
1.一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备，其特征在于：所述测量组件包括多个光电探测器（6）、驱动电路板一（5）、正极（14）和负极（16），所述驱动电路板一（5）顶部设有均匀分布的p型区域（15）和n型区域（17），所述正极（14）和负极（16）分别安装在p型区域（15）和n型区域（17）上，所述光电探测器（6）分别安装于平面波导（3）的出射端和两侧正极（14）和负极（16）上，所述正极（14）与驱动电路板（5）的p型区域（15）固定连接，所述负极（16）与驱动电路板（5）的n型区域（17）固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备，其特征在于：所述dfb激光器（1）与平面波导（3）之间设置有球形透镜（2），所述球形透镜（2）的底部固定连接有支架（13）。
4.根据权利要求1所述的一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备，其特征在于：所述（1）的输出端为出射端（12），所述（1）的内部设置有脊型波导（11），所述脊型波导（11）和射出端（12）正对平面波导（3）。
5.一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备的检测方法，其特征在于：所述在步骤s2中，气体室应设计为允许光束穿过整个气体样品，这样可以保证光束与气体充分相互作用，从而能够精确测量气体的吸收情况。
7.根据权利要求5所述的一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备的检测方法，其特征在于：所述在步骤s4中，具体包括两个步骤，一为记录进入气体室之前的输入光谱，即入射光的强度随波长的变化曲线，二为记录通过气体室后的输出光谱，即透过光的强度随波长的变化曲线。
8.根据权利要求5所述的一种基于光子纳米射流的气体浓度检测设备的检测方法，其特征在于：所述在步骤s7中，包括光源调制和锁相放大，光源调制是通过机械斩波器和声光调制器手段使光源发生调制，光强随时间变化，锁相放大是使用锁相放大器提取调制信号，减少背景噪声干扰，增强信号的信噪比。
