[發明專利]紅外調制光聲光譜氣體檢測裝置

無效

• 申請號: 201110452167.8
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102519882A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 尹毅;劉杰;王志浩;王俏華;李喆;王桃
• 申請（專利權）人: 昆山和智電氣設備有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/35
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張妍;周榮芳

技術領域

本發明涉及一種廣泛的應用于物理、化學、生物、醫學、化工、環保、材料科學等多個領域的精密科學檢測儀器，具體涉及一種用于氣體含量檢測的紅外調制光聲光譜氣體檢測裝置。

背景技術

檢測技術是科技領域的重要組成部分。可以說，科技發展的每一步都離不開檢測技術的配合，尤其是極端條件下的檢測技術，已成為深化認識自然的重要手段。

近幾十年來，隨著電子技術的快速發展，各種弱物理量（如弱光、弱電、弱磁）測量有了長足的發展，其檢測方法大都是通過各種傳感器做電量轉換，使測量對象轉換成電量。基本方法有：相干測量法，重復信號的平均時域法，離散信號的統計平均法及計算機處理法等。但由于弱信號本身的漲落，傳感器本身及測量儀噪聲等的影響，檢測的靈敏度及準確性受到了極大的限制。近年來，各國的科學家們對光聲光譜技術進行了大量廣泛而深入的研究。人們通過檢測聲波及熱效應便可對物質的力、熱、聲、光、磁等各種特性進行分析研究，并且這種檢測適用于幾乎所有類型的試樣，甚至還可以進行試樣的亞表面無損檢測和成像。這種方法成功解決了以往用傳統方法所不易解決的難題，因而廣泛的應用于物理、化學、生物、醫學、化工、環保、材料科學等多個領域，成為科學研究中十分重要的檢測和分析手段。

光聲光譜檢測之所以有如此迅速的發展并得到日益廣泛的應用，是由其本身的特點所決定的。與普通的光譜測量相比，光聲光譜檢測的光聲信號直接取決于物質吸收光能的大小，反射光、散射光對光聲的檢測的干擾很小；因此，對于弱信號，則可以通過增大入射光功率的辦法來提高檢測的信噪比；同時，它還是唯一可以用檢測試樣剖面吸收光譜的方法。在光聲檢測中，試樣本身既是被測物質，又是吸收光波的檢測器，因此可以在一個很寬的波諧范圍內進行研究，而不必改變檢測系統，給實際操作帶來極大的方便。光聲效應是研究物質熒光、光電和光化學極其靈敏而又十分有效的方法，這是因為光聲信息是物質吸收了經調制后的外界入射能量，由受激態躍遷到低能態而產生的，因此，它與物質受激后的輻射過程、光化學過程等是互補的，從而大大的提高了檢測的靈敏度。

發明內容

本發明提供一種紅外調制光聲光譜氣體檢測裝置，它基于光聲光譜法，利用激光光源的高強度功率及單色性激光光聲譜可達到很高的檢測靈敏度和分辨率，比傳統傳感器的檢測靈敏度和精確度都要高。

為實現上述目的，本發明提供一種紅外調制光聲光譜氣體檢測裝置，其特點是，該裝置包含光源模塊，設置在光源模塊旁的光聲腔模塊，與光聲腔模塊電路連接的數據收集放大模塊；

上述的光聲腔模塊包含：

光聲光譜系統；

設置在光聲光譜系統內的共振腔，其設置在光源模塊所發出的光路上；

微音器，其緊密貼合共振腔設置；

設置在光聲光譜系統側壁上的窗片，其設置在光源模塊所發出的光路上；

設置在光聲光譜系統側壁上的光聲腔入氣口，其通過氣管連接共振腔的進氣口；以及，

設置在光聲光譜系統側壁上的光聲腔出氣口，其通過氣管連接共振腔的出氣口。

上述的光源模塊包含依次設置在該光源模塊所輸出光路所在直線上的球面反射鏡、紅外光源、調制盤、濾光盤；該濾光盤相對于所述的窗片設置；

上述的調制盤和濾光盤分別電路連接有步進電機。

上述的數據收集放大模塊包含與微音器的輸出端電路連接的前置放大器，以及與前置放大器輸出端電路連接的鎖相放大器；該鎖相放大器的輸出端電路連接后續的處理設備。

該裝置還包含有緩沖室，其出氣口連接光聲腔入氣口，該緩沖室的進氣口連接被測的試樣氣體。

該裝置還包含有真空泵，其進氣口連接光聲腔出氣口。

上述的緩沖室的進氣口與出氣口處還分別設有若干電磁閥。

上述的真空泵的進氣口處還設有電磁閥。

上述的光聲腔入氣口和光聲腔出氣口設置在光聲光譜系統上的聲壓波節處。

上述的微音器設置在共振腔的波腹點。

采用光聲光譜法測量氣體的濃度，打開電磁閥，通過真空泵把試樣氣體經由緩沖室輸入共振腔，關閉各電磁閥，用紅外光源發送的紅外光輻射共振腔中的試樣氣體，氣體通過吸收光脈沖，產生聲波，微音器檢測其強度，轉為電信號，該信號通過前置放大器和鎖相放大器后，傳輸至后續處理設備分析氣體含量并儲存。