一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统及方法，系统包括依次连接的可调光源、差分式光声池以及检测单元；差分式光声池包括非对称设置的测量腔和参考腔，测量腔为高Q值共振腔，用于增强目标气体信号；参考腔为低Q值的腔体，参考腔通过主动调谐使其与测量腔共振频率一致，声学阻抗不同，对于共模噪声传递函数一致，两腔之间通过通道连通；测量腔上部署有麦克风阵列来采集中心声压信号；参考腔的外壁贴附有压电薄膜传感器以检测振动信号；检测单元对测量腔信号与参考腔信号执行自适应差分相减，得到目标信号。与现有技术相比，本发明专利技术解决了共模噪声干扰与目标信号频带重叠导致信噪比劣化的问题提高了信号检测的质量和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及痕量气体检测，尤其是涉及一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统及方法。

技术介绍

1、光声光谱技术作为一种高灵敏度的痕量气体检测手段，具有非接触、高选择性、宽动态范围等独特优势：其通过气体分子吸收特定波长激光后产生热膨胀声波的原理，可直接反演气体浓度，避免了传统光谱技术对复杂光路校准的依赖；结合可调谐激光器的窄线宽特性，可精准识别气体分子的指纹吸收谱，实现ppb(十亿分之一)至ppt(万亿分之一)级的超低检测限。该技术已广泛应用于环境监测(温室气体co2/ch4追踪)、工业安全(易燃易爆气体泄漏预警)、医疗诊断(呼气中vocs标志物分析)及科研领域(大气化学反应机理研究)，成为气体传感领域的核心工具之一。

2、然而，现有光声光谱技术在痕量气体检测中存在共模噪声干扰(如环境振动、光源波动)与目标信号频带重叠，传统单通道检测难以区分，导致信噪比严重劣化的技术问题。

3、如中国专利申请cn115201116a公开的低噪声差分式亥姆霍兹光声光谱检测装置，该方案中采用对称结构的差分式亥姆霍兹光声池，通过激发腔与补偿腔声波信本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，包括依次连接的可调光源、差分式光声池(3)以及检测单元(4)；

2.根据权利要求1所述的一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，所述可调光源包括光源(1)与光源调制器(2)；

3.根据权利要求1所述的一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，所述测量腔(5)为圆柱形结构，通过调整腔体的直径/长度比，使得测量腔(5)在目标气体吸收谱线对应的激光调制频率处的Q值大于第一阈值。

4.根据权利要求3所述的一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，所述...

【技术特征摘要】

1.一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，包括依次连接的可调光源、差分式光声池(3)以及检测单元(4)；

2.根据权利要求1所述的一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，所述可调光源包括光源(1)与光源调制器(2)；

3.根据权利要求1所述的一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，所述测量腔(5)为圆柱形结构，通过调整腔体的直径/长度比，使得测量腔(5)在目标气体吸收谱线对应的激光调制频率处的q值大于第一阈值。

4.根据权利要求3所述的一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，所述测量腔(5)的腔体内壁镀高反射率金膜，并且集成有硅基微结构的抗振隔膜。

5.根据权利要求1所述的一种基于共模噪声抑制的差分式光声光谱检测系统，其特征在于，所述参考腔(6)为锥形渐变声学阻抗腔，通过调节腔体截面积渐变的几何形状拓宽共振带宽，使得参考腔(6)的q值小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪鹤立，吴治诚，贺林，吴欣烨，黄骜，解程旭，吕智勇，张乔根，李加才，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：