【技术实现步骤摘要】
基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置和方法
本专利技术涉及一种提升光声光谱传感器性能的装置和方法，具体涉及一种基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置和方法。
技术介绍
基于石英音叉的光声光谱技术是一种高灵敏度的痕量气检测方法，将石英音叉放置在充满目标气体的气室中，可调谐激光穿过气室并激发待测气体，气体吸收激光能量后产生了声波，利用石英音叉的压电效应，音叉将声信号转换成了电信号，通过解调电信号的幅值来反演出气体的浓度。为进一步提高系统的探测性能，设计并添加特殊结构的声学共振管使声波在共振管内形成驻波对声信号进行共振放大，并将音叉放置在声压的波腹位置处从而来提高音叉探测到的信号幅值。目前在基于石英音叉的痕量气体检测系统中通常使用圆形共振管并且共振管的添加方式主要可分为两种，即共轴模式和离轴模式。共轴模式是指在垂直音叉平面的方向上放置两个共振管，共振管中心轴在一条直线上并垂直穿过音叉的叉股间隙（如图1所示），激光从共振管的一端入射，通过第一个共振管后穿过音叉的叉股间隙，然后从第二个共振管出射，气体吸收激光能量产生...
【技术保护点】
1.一种基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置，其特征在于所述装置包括半导体激光器、激光准直系统、气室、H形共振管、石英音叉、直角棱镜、阻抗放大器、控制与数据采集系统、计算机，其中：/n所述H形共振管包括两个横向管和一个纵向管，第一横向管和第二横向管的中点位置由纵向管连通，纵向管的中点位置处设有两个开口；/n所述石英音叉和H形共振管放置在含有待测气体的气室中，纵向管穿过石英音叉的叉股间隙，且纵向管的两个开口位置与石英音叉的两个叉股相对准；/n所述直角棱镜放置在H形共振管激光出射一侧；/n所述半导体激光器输出激光经激光准直系统准直后传输进入含有待测气体的气室内，激光通过H...
【技术特征摘要】
1.一种基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置，其特征在于所述装置包括半导体激光器、激光准直系统、气室、H形共振管、石英音叉、直角棱镜、阻抗放大器、控制与数据采集系统、计算机，其中：
所述H形共振管包括两个横向管和一个纵向管，第一横向管和第二横向管的中点位置由纵向管连通，纵向管的中点位置处设有两个开口；
所述石英音叉和H形共振管放置在含有待测气体的气室中，纵向管穿过石英音叉的叉股间隙，且纵向管的两个开口位置与石英音叉的两个叉股相对准；
所述直角棱镜放置在H形共振管激光出射一侧；
所述半导体激光器输出激光经激光准直系统准直后传输进入含有待测气体的气室内，激光通过H形共振管的第一横向管后传输至直角棱镜并被反射，反射后的激光传输通过H形共振管的第二横向管；
所述H形共振管内的气体吸收激光能量后产生声波，声波首先在第一横向管和第二横向管中形成驻波对声信号进行放大，并在纵向管与第一横向管和第二横向管的两个交点处形成声压的波腹点，然后声波耦合进入纵向管，进入纵向管的声波在纵向管内再次形成驻波对声信号进行二次放大，并在开口位置处形成声压的波腹点，放大后的声波推动石英音叉振动使石英音叉产生压电电流信号；
所述压电电流信号传输至阻抗放大器放大为电压信号；
所述控制与数据采集系统将探测到的电压信号解调为谐波信号，并在计算机中进行显示、保存及处理。
2.根据权利要求1所述的基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置，其特征在于所述半导体激光器为近红外连续可调谐的单纵模输出的分布反馈式半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置，其特征在于所述直角棱镜的材质为BK7玻璃。
4.根据权利要求1所述的基于H形共振管提升光声光谱传感器性能的装置，其特征在于所述第一横向管和第二横向管的长度应等于声波半波长的奇...
【专利技术属性】
技术研发人员：马欲飞，乔顺达，于欣，张中华，彭江波，王瑶，胡寅秋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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