本发明专利技术公开了基于光声池机构的光声光谱仪装置，其特征在于，包括激光光源模块、光声池机构、微弱电路模块、数据采集模块、显示模块，所述激光光源模块的输出端与所述光声池机构的输入端相联接，所述光声池机构的输出端与所述微弱电路模块的输入端相联接，所述微弱电路模块的输出端与所述数据采集模块的输入端相联接，所述数据采集模块的输出端与所述显示模块的输入端相联接。本发明专利技术的基于光声池机构的光声光谱仪装置适用范围包括近红外、中红外两个谱区，侧面提高光谱仪的使用率，推动了光谱仪方面的研究进程，完成降低光谱仪的价格，提高光谱仪的普遍使用率，提高光谱仪的检测精度，保证数据的准确性。
Photoacoustic Spectrometer Device Based on Photoacoustic Cell Mechanism
【技术实现步骤摘要】
基于光声池机构的光声光谱仪装置
本专利技术涉及一种基于光声池机构的光声光谱仪装置，属于仪器仪表设计
技术介绍
光声光谱技术(PAS)是基于光声(PA)效应的一种光谱技术。传统的光谱法中，光散射、反射是最大的干扰，因为样品吸收光能量的大小是通过测量透射光的强度并从入射光强度中减去透射光强度所得的差额来确定的，而光与组织相互作用过程必然会伴随着一定的反射、散射和其他的光损失，这将导致入射光强度的降低。此外，传统光谱法探测的是光与组织相互作用后的透射光信号，因此样品就必须具有一定的透光性。与之相比，光声光谱技术所检测的是因组织吸收光能而产生的超声信号，这种超声信号的强弱直接反映了物质吸收能量的大小，从而避免了因样品中光的反射、散射等引起的信号干扰；同时还可针对弱吸收样品适当增大入射光的辐照功率来提高信噪比。20世纪60年代以后，由于微弱信号检测技术的发展，高灵敏度微音器和压电陶瓷传声器的问世，光声效应及其应用的研究又重新活跃起来，随着光声技术的不断发展，二氧化碳激光光源红外光声光谱仪适用于气体分析；疝灯紫外可见光声光谱仪适用于固体和液体的分析；傅里叶变换光声光谱仪能对样品提供丰富的结构信息。光热偏转光谱法、光声拉曼光谱法、光声显微镜、激光热透镜法及热波成像技术均在迅速发展。由于激光器的单色性好，脉冲峰值功率大，波谱范围宽等优点，选取激光器作为光源；一般情况下脉冲光源不需要特别调制既可直接使用，但是在使用连续谱光源时，则需要对光束进行调制；光源发出的光传入吸收池，气体吸收光后发生膨胀现象，本专利技术采用三个及三个以上MEMS微音器组成阵列进行光声检测，通过增加微音器的数量可以有效的控制采集数据的准确性，进而提高仪器检测水平，采用对称式结构，使得吸收池中传感器对气体的检测数据更加精确，传感器将采集的数据通过锁相放大模块进行数据信号处理，将最终信号通过示波器等显示器显示出来以便于观察。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提高仪器检测精度，由于现阶段光声光谱仪价格昂贵，导致光谱仪使用率低，本专利技术的提出降低光谱仪价格，提高光谱仪使用率，推动国内科研界的进步，克服现有技术存在的缺陷，解决上述技术问题，提出一种基于光声池机构的光声光谱仪装置。本专利技术采用如下技术方案：基于光声池机构的光声光谱仪装置，其特征在于，包括激光光源模块、光声池机构、微弱电路模块、数据采集模块、显示模块，所述激光光源模块的输出端与所述光声池机构的输入端相联接，所述光声池机构的输出端与所述微弱电路模块的输入端相联接，所述微弱电路模块的输出端与所述数据采集模块的输入端相联接，所述数据采集模块的输出端与所述显示模块的输入端相联接。作为一种较佳的实施例，光声池机构包括位于外侧的光声池外壳、位于内侧光声池内腔、若干微音传感器，微音传感器分布于光声池内腔外侧位置的光声池外壳上，光声池外壳上开设有用于气体进出的进气口、出气口，进气口通过连通光声池内腔与出气口相连通；微音传感器的输出端与微弱电路模块的输入端相联接。作为一种较佳的实施例，其特征在于，光声池内腔的内壁为光滑的抛光内壁，抛光内壁用于降低检测误差。作为一种较佳的实施例，微音传感器采用至少为三个的MEMS微音器组成的阵列进行光声检测。作为一种较佳的实施例，至少为三个的MEMS微音器组成的阵列采用对称式阵列。作为一种较佳的实施例，光声池外壳采用导热系数大的材质制作。作为一种较佳的实施例，导热系数大的材质为铝或者铜。作为一种较佳的实施例，光声池机构通过微音传感器的结合间接检测气体浓度，通过激光光源模块发射红外光，气体吸收红外光后发生膨胀，通过对称排序的微音传感器将光声池机构的两侧受压程度转化为电容信号并传输给微弱电路模块。作为一种较佳的实施例，微弱电路模块对来自光声池机构的电容信号进行信号放大和滤波处理并传输给数据采集模块；数据采集模块对从微弱电路模块接收到信号进行分析并将结果传输给显示模块进行显示。作为一种较佳的实施例，光声池外壳采用除进气口和出气口连通的封闭式设计以隔绝外部声音。本专利技术所达到的有益效果：第一，本专利技术的基于光声池机构的光声光谱仪装置适用范围包括近红外、中红外两个谱区，侧面提高光谱仪的使用率，推动光谱仪方面的研究进程；第二，本专利技术针对现阶段的光声光谱仪价格昂贵，而本专利技术的完成降低光谱仪的价格，提高光谱仪的普遍使用率，促进了国内光谱仪技术发展，然后最重要的是：提高光谱仪的检测精度，保证数据的准确性；第三，本专利技术的光声池机构采用三个及以上微音传感器进行声音信号的收集，提高仪器的精确度；第四，本专利技术的光声池机构的独特设计的主要以下几点：光声池机构采用封闭式并隔绝外部声音；尽量避免入射光同窗口、抛光内壁、微音传感器器的直接作用抑制噪声；增大入射光功率，提高信噪比；光声池机构的内表面需要进行抛光，使其平整光滑，形成抛光内壁，从而减少对气体的吸附；制作光声池的材料需要选用热导系数较大的，例如铝或铜，从而降低温度对测量结果的影响；在在本专利技术中，光声池机构的设计是重中之重，而本专利技术的光声池机构的独特设计直接提高了测试结果的准确性以及检测系统的灵敏度。附图说明图1是本专利技术的基于光声池机构的光声光谱仪装置的整体架构图。图2是本专利技术的光声池机构的优选实施例的结构示意图。图3是本专利技术的基于光声池机构的光声光谱仪装置的优选实施例的架构示意图。图4是本专利技术的加法器的第一实施例的电路示意图。图5是本专利技术的加法器的第二实施例的电路示意图。图6是本专利技术的加法器的第三实施例的电路示意图。图7是本专利技术的加法器的第四实施例的电路示意图。图中标记的含义：1-激光光源模块，2-光声池机构，3-微弱电路模块，4-数据采集模块，5-显示模块，6-光声池外壳，7-光声池内腔，8-抛光内壁，9-微音传感器，10-进气口，11-出气口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术提出基于光声池机构的光声光谱仪装置，其特征在于，包括激光光源模块1、光声池机构2、微弱电路模块3、数据采集模块4、显示模块5，激光光源模块1的输出端与光声池机构2的输入端相联接，光声池机构2的输出端与微弱电路模块3的输入端相联接，微弱电路模块3的输出端与数据采集模块4的输入端相联接，数据采集模块4的输出端与显示模块5的输入端相联接。如图2所示，作为一种较佳的实施例，光声池机构2包括位于外侧的光声池外壳6、位于内侧光声池内腔7、若干微音传感器9，微音传感器9分布于光声池内腔7外侧位置的光声池外壳6上，光声池外壳6上开设有用于气体进出的进气口10、出气口11，进气口10通过连通光声池内腔7与出气口11相连通；微音传感器9的输出端与微弱电路模块3的输入端相联接。作为一种较佳的实施例，其特征在于，光声池内腔7的内壁为光滑的抛光内壁8，抛光内壁8用于降低检测误差。作为一种较佳的实施例，微音传感器9采用至少为三个的MEMS微音器组成的阵列进行光声检测。作为一种较佳的实施例，至少为三个的MEMS微音器组成的阵列采用对称式阵列。作为一种较佳的实施例，光声池外壳6采用导热系数大的材质制作。作为一种较佳的实施例，导热系数大的材质为铝或者铜。作为一种较佳的实施例，光声池机构2通过微音传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于光声池机构的光声光谱仪装置，其特征在于，包括激光光源模块(1)、光声池机构(2)、微弱电路模块(3)、数据采集模块(4)、显示模块(5)，所述激光光源模块(1)的输出端与所述光声池机构(2)的输入端相联接，所述光声池机构(2)的输出端与所述微弱电路模块(3)的输入端相联接，所述微弱电路模块(3)的输出端与所述数据采集模块(4)的输入端相联接，所述数据采集模块(4)的输出端与所述显示模块(5)的输入端相联接。
【技术特征摘要】
1.基于光声池机构的光声光谱仪装置，其特征在于，包括激光光源模块(1)、光声池机构(2)、微弱电路模块(3)、数据采集模块(4)、显示模块(5)，所述激光光源模块(1)的输出端与所述光声池机构(2)的输入端相联接，所述光声池机构(2)的输出端与所述微弱电路模块(3)的输入端相联接，所述微弱电路模块(3)的输出端与所述数据采集模块(4)的输入端相联接，所述数据采集模块(4)的输出端与所述显示模块(5)的输入端相联接。2.根据权利要求1所述的基于光声池机构的光声光谱仪装置，其特征在于，其特征在于，所述光声池机构(2)包括位于外侧的光声池外壳(6)、位于内侧光声池内腔(7)、若干微音传感器(9)，所述微音传感器(9)分布于所述光声池内腔(7)外侧位置的所述光声池外壳(6)上，所述光声池外壳(6)上开设有用于气体进出的进气口(10)、出气口(11)，所述进气口(10)通过连通所述光声池内腔(7)与所述出气口(11)相连通；所述微音传感器(9)的输出端与所述微弱电路模块(3)的输入端相联接。3.根据权利要求2所述的基于光声池机构的光声光谱仪装置，其特征在于，其特征在于，所述光声池内腔(7)的内壁为光滑的抛光内壁(8)，所述抛光内壁(8)用于降低检测误差。4.根据权利要求2所述的基于光声池机构的光声光谱仪装置，其特征在于，其特征在于，所述微音传感器(9)采用至少为三个的MEMS微音器组...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓荣，郑蕊，赵天琦，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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