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基于非线性共振光声池和光学多通的气体检测方法及系统技术方案

技术编号:42704663 阅读:33 留言:0更新日期:2024-09-13 11:58
本发明专利技术公开了一种基于非线性共振光声池和光学多通的气体检测方法及系统。光声气体检测方法,采用非线性共振光声池和配合的光学多通结构;所述的非线性共振光声池含有非线性共振管,非线性共振光声池的形状通过设计配合光学多通结构内的光束形状达到紧密结合。光声传感系统,包括激光控制器、激光源、准直器、非线性共振光声池、光学多通结构、麦克风、自制前置跨阻放大电路板、锁相放大器、采集卡和上位机。高品质因数的形状优化的非线性共振光声池放大光声信号,配合光学多通结构提高有效吸收路径,进一步提升光声信号。该系统具有检测限低、灵敏度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光,涉及一种基于非线性共振光声池和光学多通的气体检测方法及系统


技术介绍

1、光声光谱法(pas)具有结构紧凑、响应速度快、样品气体消耗量低、灵敏度高、可连续实时和原位监测等优点,因此已被广泛研究。在电力变压器的故障诊断中,应用pas检测溶解的乙炔气体受到了广泛关注。

2、共振光声池因其声共振放大作用而大大提高了探测灵敏度。此外,由于共振光声池的共振频率通常设计在高频范围内(>1 khz),因此环境噪声和1/ f噪声的影响大大降低。文献中已经研究了几种变体的共振光声池,包括圆柱形、t 型、h 型、tt 型和差分霍尔姆霍兹型等等。上述共振光声池的构成仅限于圆柱形共振管,其特点是沿管的横截面恒定。然而,具有不同横截面的管子会表现出更好的声共振效果。"非线性共振管"指的是横截面不断变化的轴对称封闭管。与圆柱形共振管相比,非线性共振管通常具有非等距频谱;其较高的共振不是基本共振的整数倍。gaitan等人证明非线性共振管减少了从基谐波到高次谐波的能量转移,并显著增加了压力振幅。lawrenson等人研究本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于非线性共振光声池耦合光学多通结构的光声气体检测方法,其特征在于,采用非线性共振光声池和配合的光学多通结构;

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的非线性共振管,横截面具有变化的轴对称封闭管,其形状采用非线性的初等函数描述,或者用插值样条描述。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的非线性共振管,具有轴向旋转对称性,由一个双曲谐振管和两个缓冲腔组成;双曲谐振管采用双喇叭结构,对称轴沿 Z 轴设置,双曲谐振管的形状由上双曲余弦函数给出,δ卷绕系数用于描述谐振管的膨胀程度,双曲谐振管的两端都有圆柱形缓冲腔,以抑制激光窗口噪声。

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【技术特征摘要】

1.一种基于非线性共振光声池耦合光学多通结构的光声气体检测方法,其特征在于,采用非线性共振光声池和配合的光学多通结构;

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的非线性共振管,横截面具有变化的轴对称封闭管,其形状采用非线性的初等函数描述,或者用插值样条描述。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的非线性共振管,具有轴向旋转对称性,由一个双曲谐振管和两个缓冲腔组成;双曲谐振管采用双喇叭结构,对称轴沿 z 轴设置,双曲谐振管的形状由上双曲余弦函数给出,δ卷绕系数用于描述谐振管的膨胀程度,双曲谐振管的两端都有圆柱形缓冲腔,以抑制激光窗口噪声。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的光学多通结构,使得激光的多次反射,采用凹面镜和/或镜面结构。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的光学多通结构,反射镜置于光声池外部,以避免待测气体的湿度影响反射镜的反射率。

6.一种基于非线性共振光声池耦合光学多通结构的光声传感系统,其特征在于,包括非线性共振光声池和光学多通结构;所述的非线性共振光声池含有非线性共振管,非线性共...

【专利技术属性】
技术研发人员:何赛灵程姚鹏
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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